UA146619U

UA146619U - METHOD OF MANUFACTURING SEALING ELEMENTS FROM THERMAL EXPANDED GRAPHITE

Info

Publication number: UA146619U
Application number: UAU202007207U
Authority: UA
Inventors: Борис Іванович Бондаренко; Костянтин Віталійович Сімейко; Олексій Пантелеймонович Кожан; Валерій Максимович Дмітрієв; Микола Андрійович Сидоренко; Микола Миколайович Гудков
Original assignee: Інститут Газу Національної Академії Наук України; Институт Газа Национальной Академии Наук Украины
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2021-03-03

Abstract

Спосіб виготовлення ущільнюючих елементів з терморозширеного графіту включає одержання фольги шляхом прокатки порошку терморозширеного графіту у валках з поділом поверхні контакту гнучкими пористими стрічками з регулярним мікрорельєфом на поверхні, розрізання фольги на смуги, наступне намотування смуги на шток прес-форми і пресування. Перед розрізанням фольги на смуги її піддають гамма-опромінюванню з інтенсивністю 1000-1100 кГр протягом 20-30 хв.A method of manufacturing sealing elements from thermoexpanded graphite includes obtaining foil by rolling thermoexpanded graphite powder in rolls with separation of the contact surface by flexible porous tapes with regular microrelief on the surface, cutting the foil into strips, then winding the strip on the mold rod and pressing. Before cutting the foil into strips, it is subjected to gamma irradiation with an intensity of 1000-1100 kGy for 20-30 minutes

Description

Корисна модель належить до способу виготовлення ущільнень, зокрема прокладок та сальникових ущільнень, які експлуатуються при підвищених температурах і тиску, а також в агресивних середовищах, з порошкоподібних матеріалів, зокрема терморозширеного графіту.The utility model relates to a method of manufacturing seals, in particular gaskets and gland seals, which are operated at elevated temperatures and pressures, as well as in aggressive environments, from powdered materials, in particular thermally expanded graphite.

Винахід може бути використаний в металургії, тепловій та атомній енергетиці, нафтогазовій промисловості і машинобудуванні.The invention can be used in metallurgy, thermal and atomic energy, oil and gas industry and mechanical engineering.

Відомий спосіб виготовлення ущільнень з терморозширеного графіту (патент США Мо 4068853, кл. 277-102, 1996), що включає одержання графітової фольги шляхом прокатки терморозшареного графіту, розрізання фольги на смуги, намотування її на шток прес-форми та наступне пресування. Процес прокатки обумовлює одержання високої чистоти поверхні графітової фольги - квалітет порядку 7-8, що відповідає середньому ступеню шорсткостіThere is a known method of manufacturing gaskets from thermally expanded graphite (US patent No. 4068853, cl. 277-102, 1996), which includes obtaining graphite foil by rolling thermally expanded graphite, cutting the foil into strips, winding it on the rod of a press mold, and subsequent pressing. The rolling process determines the obtaining of high purity of the surface of the graphite foil - quality of the order of 7-8, which corresponds to the average degree of roughness

Ва-0,80-3,жА2 мкм. Внаслідок цього при пресуванні має місце низький ступінь адгезії між контактуючими між собою смугами графітової фольги, у результаті чого отримані відомим способом ущільнюючі елементи мають низки фізико-механічні характеристики. Так, наприклад, міцність прокладок при стисненні становить 2,4-2,7 МПа, відновлюваність форми після зняття навантаження - 12905. Крім того, після пресування має місце розшарування пресованого матеріалу, внаслідок чого прокладочний коефіцієнт не перевищує 1,5. Це обумовлює низькі експлуатаційні характеристики ущільнюючих елементів.Ba-0.80-3.zhA2 μm. As a result, during pressing, there is a low degree of adhesion between contacting strips of graphite foil, as a result of which the sealing elements obtained by a known method have a number of physical and mechanical characteristics. So, for example, the compressive strength of gaskets is 2.4-2.7 MPa, the shape recovery after unloading is 12905. In addition, after pressing, the pressed material delaminates, as a result of which the gasket coefficient does not exceed 1.5. This causes low operational characteristics of sealing elements.

Відомий також спосіб виготовлення ущільнень з терморозширеного графіту (патент РФ 2076085, МКИ СО4В 35/256, Е16) 15/16,1997|), що включає одержання графітової фольги шляхом прокатки порошку терморозширеного графіту у валках з поділом поверхні контакту гнучкими пористими стрічками з регулярним мікрорельєфом на поверхні, розрізання фольги на смуги, гофрування смуг фольги зі співвідношенням кроку гофрування до відстані між гребенями гофрів 0,2-20, наступне намотування фольги на шток прес-форми і пресування з питомим тиском 250 кг/смг. Гофрування фольги з терморозширеного графіту деякою мірою підвищує адгезийні характеристики матеріалу, що сприяє деякому поліпшенню фізико-механічних характеристик матеріалу і, отже, певному підвищенню експлуатаційних характеристик готових виробів. Однак, гофрування забезпечує структурування поверхні лише на макрорівні, тобто нерівності, що утворилися в результаті гофрування, які підвищують міцність зчеплення фольги при пресуванні, мають розміри порядку декількох міліметрів, при цьому шорсткість поверхні наThere is also a known method of manufacturing seals from thermally expanded graphite (RF patent 2076085, MKY СО4В 35/256, E16) 15/16, 1997|), which includes obtaining graphite foil by rolling thermally expanded graphite powder in rolls with separation of the contact surface by flexible porous tapes with regular microrelief on the surface, cutting the foil into strips, corrugating the foil strips with the ratio of the corrugation step to the distance between the ridges of the corrugations of 0.2-20, the subsequent winding of the foil on the rod of the mold and pressing with a specific pressure of 250 kg/smg. Corrugation of thermally expanded graphite foil to some extent increases the adhesive characteristics of the material, which contributes to some improvement of the physical and mechanical characteristics of the material and, therefore, to a certain increase in the operational characteristics of the finished products. However, corrugation provides structuring of the surface only at the macro level, that is, the irregularities formed as a result of corrugation, which increase the adhesion strength of the foil during pressing, have dimensions of the order of several millimeters, while the surface roughness on

Зо макрорівні залишається незмінною, в результаті чого внаслідок слабкої адгезії між сусідніми шарами графітової фольги забезпечується лише незначне підвищення фізико-механічних характеристик ущільнюючих елементів. Так, наприклад, за відомим способом виготовлення ущільнень із терморозширеного графіту міцність при стисненні готових прокладок становить 3,5-4,5 МПа, а відновлюваність форми після зняття навантаження - 24 95. Крім того, у деяких випадках має місце розшарування пресованого матеріалу. Показник експлуатаційної надійності - прокладочний коефіцієнт дорівнює 1,8-2,0. Ущільнюючі елементи з такими характеристиками не можуть бути використані в апаратах, які працюють при критичних параметрах робочого середовища, наприклад у енергетичному обладнанні ядерних електростанцій.At the macro level, Z remains unchanged, as a result of which, due to weak adhesion between adjacent layers of graphite foil, only a slight increase in the physical and mechanical characteristics of the sealing elements is ensured. So, for example, according to the well-known method of manufacturing gaskets from thermally expanded graphite, the compressive strength of the finished gaskets is 3.5-4.5 MPa, and the shape recovery after removal of the load is 24 95. In addition, in some cases, delamination of the pressed material occurs. The indicator of operational reliability - the laying coefficient is equal to 1.8-2.0. Sealing elements with such characteristics cannot be used in devices that operate under critical parameters of the working environment, for example, in power equipment of nuclear power plants.

В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу виготовлення ущільнюючих елементів з терморозширеного графіту, в якому в результаті обробки графітової фольги гамма-опромінюванням перед її розрізанням на смуги забезпечується збільшення шорсткості поверхні фольги, завдяки чому підвищуються її адгезійні характеристики при пресуванні і, за рахунок цього, поліпшуються фізико-механічні властивості і експлуатаційні характеристики ущільнюючих елементів, а також виключається розшарування пресованого матеріалу.The useful model is based on the task of improving the method of manufacturing sealing elements from thermally expanded graphite, in which, as a result of processing graphite foil with gamma irradiation before cutting it into strips, an increase in the surface roughness of the foil is ensured, thanks to which its adhesive characteristics during pressing are increased and, due to this, the physical and mechanical properties and performance characteristics of the sealing elements are improved, and delamination of the pressed material is excluded.

Поставлена задача вирішується в способі виготовлення ущільнюючих елементів з терморозширеного графіту, що включає одержання фольги шляхом прокатки порошку терморозширеного графіту у валках з поділом поверхні контакту гнучкими пористими стрічками з регулярним мікрорельєфом на поверхні, розрізання фольги на смуги, наступне намотування смуги на шток прес-форми і пресування, згідно з корисною моделлю, перед розрізанням фольги на смуги її піддають гамма-опромінюванню з інтенсивністю 1000-1100 кГр протягом 20-30 хв.The task is solved in a method of manufacturing sealing elements from thermally expanded graphite, which includes obtaining a foil by rolling thermally expanded graphite powder in rolls with the separation of the contact surface by flexible porous tapes with regular microrelief on the surface, cutting the foil into strips, then winding the strip on the mold rod and pressing, according to a useful model, before cutting the foil into strips, it is subjected to gamma irradiation with an intensity of 1000-1100 kGy for 20-30 minutes.

При опромінюванні фольги гамма-промінням з інтенсивністю 1000-1100 кГр протягом 20-30 хв., відбувається зміна структури її поверхні на макрорівні - шорсткість поверхні зростає доWhen foil is irradiated with gamma rays with an intensity of 1000-1100 kGy for 20-30 minutes, the structure of its surface changes at the macro level - the surface roughness increases to

ВНа-50 мкм, що відповідає квалітету чистоти поверхні 14-17. У результаті цього значно підвищуються адгезийні властивості поверхні фольги, що дозволяє при пресуванні одержати ущільнюючі елементи з високими фізико-механічними і експлуатаційними характеристиками і повністю виключити розшарування пресованого матеріалу.VNa-50 μm, which corresponds to the quality of surface cleanliness 14-17. As a result of this, the adhesive properties of the foil surface are significantly increased, which makes it possible to obtain sealing elements with high physical, mechanical and operational characteristics during pressing and to completely exclude delamination of the pressed material.

Пропонований спосіб виготовлення ущільнень з терморозширеного графіту здійснюють наступним чином. Порошок терморозширеного графіту піддають прокатці на валках з поділом бо поверхні контакту гнучкими пористими стрічками з регулярним мікрорельєфом на поверхні,The proposed method of manufacturing seals from thermally expanded graphite is carried out as follows. Thermally expanded graphite powder is subjected to rolling on rolls with separation of the contact surfaces by flexible porous tapes with regular microrelief on the surface,

одержану графітову фольгу піддають гамма-опромінюванню з інтенсивністю 1000-1100 кГр протягом 20-30 хв., з використанням як джерела опромінювання ізотопу Соб9, після чого фольгу намотують на шток прес-форми і піддають пресуванню з питомим тиском 250 кг/см".the obtained graphite foil is subjected to gamma irradiation with an intensity of 1000-1100 kGy for 20-30 minutes, using the Sob9 isotope as a source of radiation, after which the foil is wound on the stem of a mold and subjected to pressing with a specific pressure of 250 kg/cm".

Приклад 1 (за способом-близьким аналогом)Example 1 (according to the method-a close analogue)

Порошок терморозширеного графіту піддають прокатці на валках з поділом поверхні контакту гнучкими пористими стрічками з регулярним мікрорельєфом на поверхні, одержану графітову фольгу піддають гофруванню зі співвідношенням кроку гофрування до відстані між гребенями гофрів 0,2-20, одержану гофровану фольгу намотують на шток прес-форми і пресують з питомим тиском 250 кг/см2. Міцність та прокладочний коефіцієнт одержаної прокладки становлять відповідно 3,7 МПа та 1,9. Має місце часткове розшарування готового виробу.Thermally expanded graphite powder is subjected to rolling on rollers with the contact surface divided by flexible porous tapes with regular microrelief on the surface, the resulting graphite foil is subjected to corrugation with a ratio of the corrugation step to the distance between the crests of the corrugations of 0.2-20, the received corrugated foil is wound on the mold rod and pressed with a specific pressure of 250 kg/cm2. The strength and expansion ratio of the resulting gasket are 3.7 MPa and 1.9, respectively. There is a partial delamination of the finished product.

Приклад 2 (за пропонованим способом)Example 2 (according to the proposed method)

Порошок терморозширеного графіту піддають прокатці на валках з поділом поверхні контакту гнучкими пористими стрічками з регулярним мікрорельєфом на поверхні, одержану графітову фольгу піддають гамма-опромінюванню з використанням як джерела ізотопу Собо з інтенсивністю 800 кГр протягом 10 хв., потім графітову фольгу намотують на шток прес-форми і пресують з питомим тиском 250 кг/см7. Міцність та прокладочний коефіцієнт одержаної прокладки становлять відповідно 4,1 МПа та 2,0. Має місце незначне розшарування готового виробу.Thermally expanded graphite powder is subjected to rolling on rolls with separation of the contact surface by flexible porous tapes with regular microrelief on the surface, the resulting graphite foil is subjected to gamma irradiation using the Sobo isotope as a source with an intensity of 800 kGy for 10 minutes, then the graphite foil is wound on the press rod forms and pressed with a specific pressure of 250 kg/cm7. The strength and expansion coefficient of the resulting gasket are 4.1 MPa and 2.0, respectively. There is slight delamination of the finished product.

Приклад З (за пропонованим способом)Example C (according to the proposed method)

За прикладом 2, при цьому інтенсивність гамма-опромінювання та його тривалість складають відповідно 1000 кГр та 20 хв. Міцність та прокладочний коефіцієнт одержаної прокладки становлять відповідно 5,07 МПа та 2,2. Розшарування готового виробу відсутнє.According to example 2, the intensity of gamma irradiation and its duration are 1000 kGy and 20 min, respectively. The strength and expansion ratio of the resulting gasket are 5.07 MPa and 2.2, respectively. There is no layering of the finished product.

Приклад 4 (за пропонованим способом)Example 4 (according to the proposed method)

За прикладом 2, при цьому інтенсивність гамма-опромінювання та його тривалість складають відповідно 1100 кГр та 30 хв. Міцність та прокладочний коефіцієнт одержаної прокладки становлять відповідно 5,34 МПа та 2,6. Розшарування готового виробу відсутнє.According to example 2, the intensity of gamma irradiation and its duration are 1100 kGy and 30 min, respectively. The strength and expansion ratio of the resulting gasket are 5.34 MPa and 2.6, respectively. There is no layering of the finished product.

Приклад 5 (за пропонованим способом)Example 5 (according to the proposed method)

За прикладом 2, при цьому інтенсивність гамма-опромінювання та його тривалістьAccording to example 2, the intensity of gamma radiation and its duration

Зо складають відповідно 1200 кГр та 40 хв. Міцність та прокладочний коефіцієнт одержаної прокладки становлять відповідно 5,35 МПа та 2,6. Розшарування готового виробу відсутнє.Z are 1200 kGy and 40 min, respectively. The strength and expansion ratio of the resulting gasket are 5.35 MPa and 2.6, respectively. There is no layering of the finished product.

З наведених вище результатів дослідів видно, що оптимальними значеннями інтенсивності гамма-випромінювання та його тривалість становлять відповідно 1000-1100 кГр та 20-30 хв.It can be seen from the above results of the experiments that the optimal values of the intensity of gamma radiation and its duration are 1000-1100 kGy and 20-30 minutes, respectively.

Таким чином, пропонований спосіб виготовлення ущільнень з терморозширеного графіту дозволяє суттєво підвищити їх механічні характеристики та запобігти розшаруванню готового виробу.Thus, the proposed method of manufacturing seals from thermally expanded graphite allows to significantly improve their mechanical characteristics and prevent delamination of the finished product.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

40 The method of manufacturing sealing elements from thermally expanded graphite, which includes the production of foil by rolling thermally expanded graphite powder in rolls with the separation of the contact surface by flexible porous tapes with regular microrelief on the surface, cutting the foil into strips, then winding the strip on the mold rod and pressing, which differs in that before cutting the foil into strips, it is exposed to gamma-

45 irradiation with an intensity of 1000-1100 kGy for 20-30 minutes.