УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2020 года по МПК C09K3/10 F16L15/04 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Настоящее изобретение относится к уплотнительному материалу. Интерес представляют уплотнительные материалы, пригодные для уплотнения соединений. Уплотняемые соединения, включают соединения труб для жидкостей. Например, соединения могут представлять собой соединения труб. Настоящее изобретение является пригодным в области прокладки труб. Особенно интересными являются материалы для уплотнения трубных резьбовых соединений.

Уровень техники настоящего изобретения

Материалы для уплотнения соединений труб являются известными. Например, международная патентная публикация No. WO 98/47805 описывает материал из пряжи, который пропитан материалом для покрытия. LOCTITE ® 55 представляет собой имеющийся в продаже продукт, основанный на технологии, описанной в настоящем изобретении. Тогда как данные материалы являются очень пригодными, существуют сложные применения и/или окружающие условия, в которых данные продукты являются неприменимыми. В частности, данные продукты считают непригодными для определенных применений. Обычно данные материалы применяют только для трубопроводных применений, которые находятся под низким давлением и которые транспортируют воду.

Европейская патентная публикация EP 1647511 описывает проводку с полимерной сердцевиной, которая покрыта сшитым силоксановым каучуком. Европейская патентная публикация EP 0010293 описывает композицию, подходящую для соединения труб, которая содержит PTFE волокна, фторированные этиленпропиленовые смолы, полиэтилен или полипропилен и носитель. Международная патентная публикация No. WO 2006/110679 описывает уплотнительную композицию, которая содержит жидкий компонент и твердый компонент. Специальные конструкционные волокна обеспечивают в композиции в количестве 0,5-2% по весу суммарной композиции.

Сущность настоящего изобретения

В одном аспекте, настоящее изобретение относится к применению уплотнительного материала, содержащего многоволоконную или крученую пряжу, покрытую композицией для уплотнения соединений, для уплотнения соединения в трубопроводной системе.

Жидкость, предназначенная для прохождения через уплотненное соединение в системе, содержит ингибиторы коррозии, такие как димолибдат диаммония или бензотриазол; и/или шламоотделители, такие как материалы из нефтяного вазелина; и/или спирт, такой как пропандиол или этиленгликоль; и/или углеводород, такой как дизель, включая биодизель, нефтетопливо, или гидравлическое масло; и/или пар при температуре, по меньшей мере, 180^°C и давлении, по меньшей мере, 10 бар (1000 кПа).

Уплотнительные/герметизирующие материалы настоящего изобретения неожиданно показали устойчивость к условиям/материалам, поскольку обычно считается, что данные уплотнительные материалы общепринято не следует применять для данных применений. Удивительно, что уплотнительные материалы настоящего изобретения могут поддерживать уплотненное соединение, несмотря на воздействие данных материалов.

Это в частности верно, когда жидкость находится при повышенной температуре, такой как, по меньшей мере, приблизительно 150^°C. Температура может составлять, по меньшей мере, приблизительно 160^°C, например, по меньшей мере, приблизительно 170^°C, такую как, по меньшей мере, приблизительно 180^°C.

Соединение может также подвергаться повышенному давлению, такому как, по меньшей мере, приблизительно 2 бар, такому как, по меньшей мере, приблизительно 4 бар, например, по меньшей мере, приблизительно 5 бар.

Многоволоконную или крученую пряжу можно выполнять из материала, выбранного из группы, состоящей из: полиамида или полипропилена.

Композиция для герметизации соединений подходящим образом содержит масло и наполнитель.

Масло может представлять собой льняное масло, силиконовое масло или минеральное масло.

Наполнитель может содержать один или более из минеральных наполнителей (таких как карбонат кальция), порошковый полимерный наполнитель (такой как полиэтиленовый порошок или политетрафторэтиленовый порошок) или нарезанный волокнистый наполнитель (такой как нарезанные арамидные волокна, полиэтиленовые волокна или углеродное волокно).

Настоящее изобретение также относится к применению многоволоконной или крученой пряжи вместе с композицией для уплотнения соединений при получении уплотнительного материала для уплотнения соединения в трубопроводной системе, в которой жидкость, содержащая: ингибиторы коррозии, такие как димолибдат диаммония или бензотриазол; и/или шламоотделители, такие как материалы из нефтяного вазелина; и/или спирт, такой как пропандиол или этиленгликоль; и/или углеводород, такой как дизель, включая биодизель, нефтетопливо или гидравлическое масло; и/или пар при температуре, по меньшей мере, 180^°C и давлении, по меньшей мере, 10 бар (1000 кПа); будет проходить через уплотненное соединение. В настоящем изобретении многоволоконную или крученую пряжу покрывают композицией для уплотнения соединений.

Настоящее изобретение также относится к системе, выполненную с возможностью прохождения через нее жидкости, причем система включает трубопроводную систему, включающую, по меньшей мере, одно соединение, причем соединение уплотнено уплотнительным материалом, содержащим многоволоконную или крученую пряжу, покрытую композицией для уплотнения соединений, и жидкость, проходящую через уплотненное соединение, причем жидкость содержит: ингибиторы коррозии, такие как димолибдат диаммония или бензотриазол; и/или шламоотделители, такие как материалы из нефтяного вазелина; и/или спирт, такой как пропандиол или этиленгликоль; и/или углеводород, такой как дизель, включая биодизель, нефтетопливо или гидравлическое масло; и/или пар при температуре, по меньшей мере, 180^°C и давлении, по меньшей мере, 10 бар (1000 кПа). Желательно, чтобы жидкость представляла собой спирт (такой как пропандиол или этиленгликоль) или пар. В настоящем изобретении многоволоконную или крученую пряжу покрывают композицией для уплотнения соединений.

Настоящее изобретение относится к уплотнительному материалу, по существу как описано в настоящем изобретении со ссылкой на подробное описание ниже; соединениям, уплотненным данным материалом и системам, включающим данные уплотненные соединения.

Ясно, что все композиции для уплотнения соединений настоящего изобретения представляют собой неотверждаемые композиции. Более того, ясно, что все композиции для уплотнения соединений настоящего изобретения не содержат волокон, диспергированных в носителе. Все композиции настоящего изобретения представляют собой многоволоконную или крученую пряжу, на которую наносят композицию для уплотнения соединений.

Ясно, что все аспекты настоящего изобретения, приведенные выше, можно комбинировать любым способом.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 представляет собой чертеж испытуемой детали в сборе, применяемой в экспериментальной части ниже; и

Фигура 2 представляет собой чертеж трубного резьбового соединения с нанесенным на него уплотнительным материалом, как описано в экспериментальной части ниже.

Подробное описание

Уплотнительные материалы согласно настоящему изобретению получали и применяли на деталях в сборе, приведенных ниже.

Материал для герметизации:

Испытуемые материалы были следующими:

Название Материал/композиция пряжа полиамид 6,6 покрытие (ʺпастаʺ) 28% ПДМС
5% тальк
64% карбонат кальция (неорганический наполнитель)
1,5% полиэтилен
1,5% Teflon^TM

Две пряжи комбинировали вместе помещением их бок о бок и протягиванием их через навеску пасты. (Пасту применяли для поддержания их вместе, поскольку они не были скручены или сплетены вместе любым способом.)

Пасту, применяемую в каждом случае, получали согласно компонентам, перечисленным в таблице выше.

Выходящую влажную пряжу наматывали на валики до достижения веса приблизительно 0,5-0,8 г/м пряжи.

Детали в сборе:

Детали в сборе получали, применяя новые (неиспользованные) трубы и трубные соединения согласно EN 10242, не имеющие видимых дефектов. Рекомендованные испытуемые части являются ISO7-1 качества (и применяли части данного качества). Применяемая деталь в сборке 1 показана на фигуре 1 ниже и состоит из подающего патрубка 4, 1,5ʺ-0,5ʺ (3,8 см - 1,3 см) переходника, равного нарезного патрубка 3, 1,5ʺ (3,8 см) патрубка и 1,5ʺ (3,8 см) заглушки 6. Применяемые патрубки обычно имеют цилиндрическую резьбу 5 и конические нарезные заглушки.

Наружные нарезки 7 делали шероховатыми, применяя пилу по металлу. Внешние и внутренние нарезки 7 очищали, применяя стальную щетку. Материал для герметизации, полученный, как приведено выше, наносили на наружные нарезки 7 испытуемых соединений 9,10,12. Одну нарезку 11 оставляли в видимой части, помещая деталь для сборки в патрубки. Пять намоток продукта наносили на следующую нарезку и накручивали на пять нарезок 5, затем раскручивали обратно и снова накручивали, применяя ʺперекрещивающийсяʺ вариант, как показано на фигуре 2 ниже. Волокно отрезали, и задний конец продукта засовывали в патрубок или заглушку так, чтобы он не болтался.

Каждую из трех испытуемых деталей в сборе с тремя испытуемыми соединениями 9,10,12 собирали, как показано на фигуре 1, применяя гаечный ключ для приложения крутящего момента 150 Нм. Избыток продукта удаляли, применяя стальную щетку. Детали в сборе охлаждали до комнатной температуры перед испытанием (Теплота может вырабатываться из-за трения).

EN751-2 скрининговое испытание

Затем, детали в сборе и в частности их соединения испытывали согласно стандартному EN751-2 скрининговому испытанию следующим способом.

Подходящий соединитель присоединяли к открытому концу испытуемой детали в сборке и соединяли с источником давления воздуха.

Испытуемую деталь в сборке подвергали давлению 7,5 бар ± 3 бар (0,75МПа ± 0,3МПа) воздухом или азотом.

Деталь в сборке погружали в водяную баню (комнатная температура) и осматривали на протечку. Протечку определяли возникновением пузырьков в течение периода погружения, игнорируя пузырьки, наблюдаемые в течение первых 15 секунд погружения.

Соединения 9 и 10 (смотри фигуру 1) поворачивали на 45^° и деталь в сборке снова погружали и испытывали на протечку, снова как описано выше.

Применяли три части испытуемых деталей в сборке, каждая с тремя испытуемыми соединениями, и все три соединения, по меньшей мере, в одной испытуемой части должны пройти испытание для того, чтобы результат считался положительным, т.е. герметичность соединения оставалась незатронутой. Во многих случаях все три соединения на всех трех испытуемых деталях в сборе считали прошедшими данное испытание.

Испытание на устойчивость к воде под давлением

Сразу после уплотнения соединений, испытываемых как выше после мгновенного уплотнения, испытуемые детали в сборе были наполовину заполнены водой, их закупоривали (по соединению нагнетательного патрубка) и хранили при температурах и давлениях, приведенных в таблице 1 ниже, в течение недели. После охлаждения, заглушку удаляли, испытуемые части опорожняли, и соединения испытывали как в EN751-2 скрининговом испытании выше.

Пряжа покрытие Мгновенное уплотнение Способность к регенерации, как определено EN 752-1 Устойчивость к пару при 180 C, давлении 10 бар Устойчивость к пару при 200 C, давлении 17 бар PA LOCTITE® 55 √ √ √ √*

* прерывистый - воздействие на соединение жидкости не было непрерывным.

Испытание на химическую устойчивость

Три испытуемых детали в сборке с тремя испытуемыми соединениями, каждая заполненная наполовину указанным химическим веществом, закупоривали (по соединению нагнетательного патрубка) и хранили при приведенных температурах и соответствующих давлениях в течение 1 недели. Затем, заглушку удаляли, испытуемые части опорожняли, и соединения снова испытывали, как в испытании на герметичность соединений.

Химическое соединение биодизель Гидравлическое масло Моторное масло Этиленгликоль+H₂O (50/50) пропиленгликоль+H₂O (50/50) температура RT RT RT 18°C (200C*) 18°C (200C*) LOCTITE® 55 √ √ √ √ √

* прерывистый - воздействие на соединение жидкости не было непрерывным.

LOCTITE® 55 представляет собой уплотнительный материал для труб; он представляет собой нейлоновый уплотнитель с покрытием для резьбовых соединений, который покрывают пастой. Он сделан из полиамидной пряжи с пастой, полученной в основном из ПДМС с концевыми гидроксильными группами. Известно, что ПДМС с концевыми гидроксильными группами окисляется при приблизительно 150^°C, и поэтому в данной области общепринято, что данный продукт не способен уплотнять выше 150^°C. Также предполагается, что покрытие и в частности компонент покрытия, являющийся ПДМС с концевыми гидроксильными группами, будет 'смываться' в присутствии химических/органических веществ и углеводородного топлива, такого как биодизель и моторное масло, но как можно видеть из результатов выше, продукт уплотнял без проблем.

Ясно из приведенной выше экспериментальной работы, что уплотнительные материалы настоящего изобретения явно обеспечивают неожиданные преимущества, которые аккуратно скомбинированы для оптимальных свойств.

Далее идет список неожиданно обнаруженных свойств:

Экспериментальные данные подтверждают устойчивость к пропан-1,2-диолу (например, H₂0 50/50), ингибиторам коррозии, например, X100 концентрату (Sentinel^TM X100 ингибитор); шламоотделителям, например, нефтяному вазелину, например, X400 концентрату (Sentinel^TM X400 шламоотделитель); биодизелю; нефтетопливу, гидравлическому маслу (например, Mobil-Nuto^TM H 46 ISO VG 46), этиленгликолю, например, в охлаждающей смеси с H₂0, например, GM антифризу, Longlife, смешанному с водой в соотношении 50/50) Эксперименты также показывают устойчивость к пару при температурах 180 градусов, 10 бар и периодическим температурам 200 градусов, 16 бар.

Слова ʺсодержит/содержащийʺ и слова ʺимеющий/включающийʺ при применении в настоящем изобретении со ссылкой на настоящее изобретение применяют для указания на наличие указанных признаков, целых, стадий или компонентов, но не исключают присутствие или добавление одного или более других их признаков, целых, стадий, компонентов или групп.

Ясно, что определенные признаки настоящего изобретения, которые, для ясности, описаны в контексте отдельных вариантов осуществления, можно также обеспечивать в комбинации в одном варианте осуществления. Наоборот, различные признаки настоящего изобретения, которые, для краткости, описаны в контексте одного варианта осуществления, можно также обеспечивать отдельно в любой подходящей подкомбинации.

Изобретение относится к области уплотнительных материалов, пригодных для уплотнения соединения труб для жидкостей. Применение уплотнительного материала, который представляет собой многоволоконную или крученую пряжу, покрытую композицией для уплотнения соединений, для уплотнения соединения в трубопроводной системе, причем в системе жидкость, содержащая ингибиторы коррозии, такие как димолибдат диаммония или бензотриазол; и/или шламоотделители; и/или спирт, такой как пропандиол или этиленгликоль; и/или углеводород, такой как дизель, включая биодизель, нефтетопливо или гидравлическое масло; и/или пар при температуре, по меньшей мере, 180^°C и давлении, по меньшей мере, 10 бар (1000 кПа); проходит через уплотненное соединение. Материалы для уплотнения могут поддерживать уплотненное соединение несмотря на воздействие данных материалов. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

1. Применение уплотнительного материала, содержащего многоволоконную или крученую пряжу, покрытую композицией для уплотнения соединений для уплотнения соединения в трубопроводной системе, причем в системе жидкость, содержащая:

(a) ингибиторы коррозии, представляющие собой димолибдат диаммония или бензотриазол; и/или

(b) шламоотделители; и/или

(с) спирт, представляющий собой пропандиол или этиленгликоль; и/или

(d) углеводород, представляющий собой дизель, включая биодизель, нефтетопливо или гидравлическое масло; и/или

(e) пар при температуре, по меньшей мере, 180^°C и давлении, по меньшей мере, 10 бар (1000 кПа);

проходит через уплотненное соединение.

2. Применение по п. 1, где жидкость находится при повышенной температуре.

3. Применение по п. 2, где повышенная температура составляет, по меньшей мере, приблизительно 150°C.

4. Применение согласно любому предшествующему пункту, где многоволоконная или крученая пряжа выполнена из материала, выбранного из группы, состоящей из: полиамида или полипропилена.

5. Применение согласно любому предшествующему пункту, где композиция для уплотнения соединений содержит масло и наполнитель.

6. Применение по п. 5, где масло представляет собой льняное масло, силиконовое масло или минеральное масло.

7. Применение по пункту 5 или пункту 6, где наполнитель представляет собой минеральный наполнитель, порошковый полимерный наполнитель или нарезанный волокнистый наполнитель.

8. Применение многоволоконной или крученой пряжи вместе с композицией для уплотнения соединений при получении уплотнительного материала для уплотнения соединения в трубопроводной системе, причем в системе жидкость, содержащая:

(a) ингибиторы коррозии, представляющие собой димолибдат диаммония или бензотриазол; и/или

(b) шламоотделители; и/или

(с) спирт, представляющий собой пропандиол или этиленгликоль; и/или

(d) углеводород, представляющий собой дизель, включая биодизель, нефтетопливо или гидравлическое масло; и/или

(e) пар при температуре, по меньшей мере, 180°C и давлении, по меньшей мере, 10 бар (1000 кПа);

проходит через уплотненное соединение.

9. Система, выполненная с возможностью прохождения через нее жидкости, причем система включает трубопроводную систему, включающую, по меньшей мере, одно соединение, причем соединение уплотнено материалом для уплотнения, содержащим многоволоконную или крученую пряжу, покрытую композицией для уплотнения соединений, и жидкость, проходящую через уплотненное соединение, причем жидкость содержит:

(a) ингибиторы коррозии, представляющие собой димолибдат диаммония или бензотриазол; и/или

(b) шламоотделители; и/или

(с) спирт, представляющий собой пропандиол или этиленгликоль; и/или

(d) углеводород, представляющий собой дизель, включая биодизель, нефтетопливо или гидравлическое масло; и/или

(e) пар при температуре, по меньшей мере, 180°C и давлении, по меньшей мере, 10 бар (1000 кПа).