УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ "ЭЛЛАСИТ - 2" Российский патент 2003 года по МПК C09K3/10 C10M169/04 

Изобретение относится к материалам, предназначенным для улучшения эксплуатации техники, строительных металлоконструкций, а также конструкций различного назначения, в частности для уплотнения механических зазоров между деталями, узлами сборок, между рабочими витками резьбовых соединений, соединениями с базирующими штифтами, шлицами и другими опорными поверхностями: плоскостями разъемов корпусов насосов, редукторов, рессорными пластинами и сварными стыками корпусных деталей, выполненных точечной и роликовой сваркой из листовых заготовок. Материал может применятся при монтаже и эксплуатации техники, технологического оборудования, конструкций, находящихся в воде, под открытым небом или в цеховых условиях, в машиностроении, судостроении, нефтедобывающей и других отраслях.

В процессе эксплуатации техники, оборудования и конструкций наблюдается проникновение в механические зазоры влаги, которая, взаимодействуя с химическими составляющими окружающей среды, вызывает развитие щелевой коррозии, коррозионной усталости, "прикипание" деталей друг к другу. Это значительно снижает эффективность эксплуатации техники, оборудования, конструкций: снижаются ресурсные возможности техники, оборудования и конструкций, затрудняется производительность обслуживающего и ремонтного персонала, увеличивается необходимый расход комплектующих и запасных деталей. Для устранения этих отрицательных проявлений известных законов природы зазоры заполняют специальными материалами.

Известен уплотнительный материал-смазка для резьбовых соединений, содержащая графит, синтетический этиленпропиленовый каучук и в качестве органического растворителя толуол, или керосин, или бензин, или соляровую фракцию при соотношении перечисленных компонентов в мас.% соответственно 5-20; 2-10; 70-93 (см. пат. РФ 1684317, опубликованный 15.10.91 г.).

Недостатком этого материала является снижение его уплотняющего действия в процессе эксплуатации вследствие расслоения материала в месте его закладки в резьбовое соединение.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению и выбранным заявителем в качестве прототипа является уплотнительный материал "ЭЛЛАСИТ" для резьбовых соединений, содержащий графит, синтетический этиленпропиленовый каучук и в качестве органического растворителя - толуол, или керосин, или соляровую фракцию; кроме того синтетический этиленпропиленовый каучук содержит в своей массе гель-фракцию (ограниченно набухающий каучук) в количестве не менее 5% от общей массы каучука. Данный уплотнительный материал содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: графит 5-20; синтетический этиленпропиленовый каучук с гель-фракцией не менее 5% от общей массы каучука 1-10; толуол, или керосин, или бензин, или соляровая фракция 70-94 (см. пат. РФ 2118984, опубликованный 20.09.98 г.).

Практический опыт, накопленный в результате обслуживания технологического оборудования и транспортной техники показывает высокую эффективность материала "Элласит" при нанесении его до сборки узлов или деталей, а также при любом способе нанесения материала для механических зазоров в диапазоне от 0,1 мм до 1,0 мм. В свою очередь, актуальной является проблема уплотнения зазоров размером менее 0,1 мм, образованных в стыке неразъемного соединения (например: зазоры в стыках между деталями из листовых заготовок, полученными роликовой или точечной электросварками), которые заполняются материалами только после изготовления узла или детали. Следовательно, актуально обеспечение эффективного уплотнения зазоров независимо от технологии нанесения уплотнительного материала и очередности применения. Зазоры размером до 0,1 мм, как уже отмечалось ранее, характерны для корпусных деталей, полученных из листовых заготовок методом роликовой или точечной электросварки. Кроме того, такие зазоры характерны для разъемных и неразъемных стыков металлических конструкций, полученных с помощью болтовых соединений или клепки. Общеизвестно, что зазоры до 0,1 мм в максимальной степени подвержены процессам "щелевой" коррозии, которая способствует развитию процессов коррозионной усталости (С.В. Серенсен, В.П. Когаев. Несущая способность и расчет деталей машин на прочность, М:, "Машиностроение", 1975).

Уплотнение таких зазоров после сборки узлов и деталей известным материалом "Элласит" неэффективно вследствие низкой воспроизводимости процесса его проникновения в зазоры до 0,1 мм, так как процесс проникновения в такие зазоры после их монтажа обеспечивается только массовыми силами, а не внешним воздействием, что наблюдается, если процесс нанесения осуществляется до сборки.

Таким образом, недостатком описанного известного уплотнительного материала является его низкая эффективность при обработке зазоров в стыках после их монтажа или сварки, а также зазоров с размерами менее 0,1 мм.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности уплотнительного материала за счет обеспечения его уплотняющего действия независимо от типа стыка и технологии его монтажа, независимо от размеров зазора.

Указанная задача решается следующим образом.

В известном уплотнительном материале, содержащем графит, синтетический этиленпропиленовый каучук и в качестве органического растворителя - толуол, или керосин, или соляровую фракцию; кроме того синтетический этиленпропиленовый каучук содержит в своей массе гель-фракцию (ограниченно набухающий каучук) в количестве не менее 5% от общей массы каучука, в соответствии с настоящим изобретением, синтетический этиленпропиленовый каучук содержит в своей в своей массе золь-фракцию в количестве не менее 5% от общей массы каучука.

Уплотнительный материал содержит компоненты в следующем соотношении, мас. %: графит 5-20; синтетический этиленпропиленовый каучук с гель-фракцией не менее 5% от общей массы каучука 1-10; толуол, или керосин, или бензин, или соляровая фракция 70-94.

Наличие в синтетическом этиленпропиленовом каучуке золь-фракции в количестве не менее 5% от общей массы каучука в сочетании с другими компонентами материала в указанном соотношении, при наличии в составе каучука гель-фракции в количестве не менее 5% от массы каучука, обеспечивает присутствие в составе материала фракций, обладающих высокой проникающей способностью, что гарантирует заполнение и уплотнение любых механических зазоров, в том числе менее 0,1 мм, независимо от типа стыка и технологии его монтажа.

Предлагаемый по настоящему изобретению уплотнительный материал "Элласит-2" эффективно уплотняет и исключает проникновение влаги в механические зазоры, вследствие чего предотвращается развитие коррозионной усталости, щелевой коррозии и "прикипание" деталей друг к другу, увеличивается усталостная прочность, надежность соединений, снижается износ деталей и узлов, трудоемкость их разборки, обеспечивается многократное использование деталей и узлов.

Для приготовления смазки используют графит по ГОСТ 17022-81, синтетический этиленпропиленовый каучук СКЭП или СКЭПТ по ТУ 38.103252-92, керосин по ТУ 3801407-86 или бензин по ГОСТ 2084-77, или толуол по ГОСТ 5789-78, или соляровую фракцию по ГОСТ 305-82. В паспорте партии каучука ТУ 38.103252-92 содержание гель-фракции и золь-фракции не указывается. Поэтому каучук с необходимым содержанием гель-фракции и золь-фракции получают путем смешивания каучука с определенным по известным методикам содержанием гель-фракции с каучуком с определенным по известным методикам содержанием золь-фракций, в соотношении, определяемом по общепринятым методикам расчета долей смеси в зависимости от процентного содержания исходных составляющих (Лазарев С.Я. Лабораторный практикум по синтетическим каучукам. "Химия", Л.: 1986). Такие каучуки выбираются из разных партий или из отходов от производства материала "Элласит" и поэтому не имеют специальных технических условий. Приготовить материал "Элласит-2" можно также путем добавки золь-фракции этиленпропиленового каучука в известный материал "Элласит" по ТУ 2332-001-34559517-99. Компоненты в соответствии с рецептурой смешивают любым известным способом, не приводящим к деструкции образующейся массы. Порядок приготовления смеси и дисперсность СКЭП или СКЕПТ не оказывают существенного влияния на ее свойства.

Полученный таким образом уплотнительный материал для уплотнения механических зазоров между деталями, узлами сборок, между рабочими витками резьбовых соединений, соединениями с базирующими штифтами, шлицами и другими опорными поверхностями: плоскостями разъемов корпусов насосов, редукторов, рессорными пластинами и сварными стыками корпусных деталей, выполненных точечной и роликовой сваркой из листовых заготовок, представляет собой непрозрачную вязкотекучую массу весовой плотностью 0,9-1,0 г/см³, обладающую реологическими свойствами, большой адгезией к металлической поверхности и большой способностью проникать в монтажные зазоры и капиллярные полости, образовавшиеся вследствие технических условий технологий сборки деталей, узлов, так и образовавшиеся вследствие процессов коррозии.

Количественное содержание золь-фракции, необходимое для достижения поставленной цели, и оценка эффективности материала "Элласит-2" определялись опытным путем в лабораторных условиях на специально смонтированном для таких целей стенде. Эффективность уплотняющего действия материала определялась его способностью проникать в зазоры.

Стенд представлял собой стальную плиту размерами: ширина 250 мм, длина 500 мм, толщина 10 мм. На плите в продольном направлении, в пять параллельных рядов устанавливались отдельные стальные пластины размерами: ширина 20 мм, длина 100 мм, толщина 3 мм. Причем расстояние между краями соседних параллельных пластин составлялo от 20 мм до 25 мм. Кроме этого, каждая пластина имела по 4 сквозных резьбовых отверстий М3, просверленных в углах этих пластин. В каждое резьбовое отверстие был вкручен винт головкой вверх. С помощью закручивания винтов устанавливался определенный зазор между плитой и пластиной: в каждом ряду первая пластина устанавливалась с зазором 0,15 мм, вторая - 0,1 мм, третья - 0,05 мм, четвертая - 0,01 мм, пятая устанавливалась на поверхность плиты и образовывала между своей нижней поверхностью и плитой зазор, соответствующий капиллярному. Размеры зазоров контролировались щупами 2, 3, 4 ГОСТ 882-75. Исследуемые образцы материала "Элласит-2", полученные путем смешения уплотнительного материала "Элласит", каучука состав которого содержал 97% гель-фракции от массы каучука, с необходимым количеством золь-фракции, кистью наносились с одной продольной стороны пластин полосой, имеющей ширину не более 10 мм, в количестве 5-8 г на одну пластину. По истечении 20-30 мин с момента нанесения плита, вместе с выстроенными в пять рядов пластинами, один край которых был обработан исследуемыми уплотнительными материалами, обдувалась бытовым вентилятором при комнатной температуре в течение 2-3 сут с перерывами на ночное время. После просушки исследуемого материала пластины, с соблюдением очередности, снимались с плиты, переворачивались вверх основанием и посыпались мелкоразмолотым мелом или тальком, и затем отряхивались. Таким образом, визуально обозначалась поверхность основания пластины, покрытая исследуемым материалом. При этом условно считалось, что материал проник в зазор и тем самым исключил попадание в него влаги, если материалом было покрыто не менее 60-80% ширины основания пластины по всей ее длине без разрывов. Составы исследуемых образцов материала "Элласит-2" и полученные результаты приведены в таблице.

Из приведенных примеров видно, что предлагаемый материал "Элласит-2" при его нанесении на стыки после их сборки надежно уплотняет механические зазоры менее 0,1 мм.

Действие предлагаемого уплотнительного материала "Элласит-2" было опробовано в 1998-2000 г. в производственных условиях при ремонте подвижного состава локомотивного и троллейбусных депо г. Челябинска, а также при ремонте и техническом обслуживании технологического оборудования ряда промышленных предприятий Челябинска, Челябинской области и других регионов России. При этом установлено следующее.

1. Предлагаемый уплотнительный материал исключает проникновение влаги в механические зазоры независимо от их размеров и предотвращает развитие коррозионной усталости, щелевой коррозии и устраняет "прикипание" деталей друг к другу. Поэтому возрастает усталостная прочность, надежность соединений, снижается износ деталей и трудоемкость разборки, обеспечивается многократное использование деталей и узлов, что, в свою очередь, приводит к увеличению ресурсных возможностей конструкций, машин, устройств.

2. Предлагаемый уплотнительный материал "Элласит-2" обладает сильной адгезией к металлическим поверхностям с образованием упругой поверхностной пленки, не отделяющейся от поверхности металла после длительной эксплуатации, не образующей пор и трещин; исключающей за счет этого попадание воды и других химически активных и агрессивных сред, образование очагов коррозии под этой пленкой, ее вспучивание и последующее разрушение.

3. Предлагаемый уплотнительный материал предотвращает самораскручивание резьбовых соединений, но не заменяет предусмотренную правилами эксплуатации и технической документацией шплинтовку и контровку резьбовых соединений.

4. Один литр предлагаемого уплотнительного материала, примененный при монтаже технологического оборудования и внутренних коммуникаций, исключает применение при последующих демонтажах кислородной резки металла, что экономит 58,8 м³ кислорода и 10,4 м³ пропана.

5. Практические результаты промышленных испытаний показали, что данный материал сокращает более чем на 25% затраты, связанные с ремонтом технологического оборудования: один килограмм этого материала, с учетом затрат на его приобретение, приносит экономию предприятию порядка 2,4-4,4 тыс. рублей.

Изобретение относится к материалам, предназначенным для улучшения эксплуатации техники, строительных металлоконструкций, а также конструкций различного назначения, в частности для уплотнения механических зазоров между деталями, узлами сборок, между рабочими витками резьбовых соединений, соединениями с базирующими штифтами, шлицами и другими опорными поверхностями. Материал может применяться при монтаже и эксплуатации техники, технологического оборудования, конструкций, находящихся в воде, под открытым небом или в цеховых условиях, в машиностроении, судостроении, нефтедобывающей и других отраслях. Уплотнительный материал содержит 5-20 мас.% графита, 1-10 мас.% синтетического этиленпропиленового каучука, содержащего в своей массе гель-фракцию в количестве не менее 5% от общей массы каучука и золь-фракцию в количестве не менее 5% от общей массы каучука, в качестве органического растворителя керосин, или толуол, или соляровую фракцию 70-94 мас.%. Уплотнительный материал обеспечивает эффективное уплотнительное действие независимо от размеров зазора и от стыка и технологии его монтажа. 1 табл.

Уплотнительный материал, содержащий графит, синтетический этиленпропиленовый каучук, содержащий в своей массе гель-фракцию в количестве не менее 5% от общей массы каучука, и в качестве органического растворителя керосин, или толуол, или соляровую фракцию, отличающийся тем, что синтетический этиленпропиленовый каучук содержит в своей массе золь-фракцию в количестве не менее 5% от общей массы каучука, при содержании компонентов в следующем соотношении, мас.%:
Графит - 5-20
Синтетический этиленпропиленовый каучук - 1-10
Керосин, или толуол, или соляровая фракция - 70-94я