Уплотнительный материал "элласит" для резьбовых соединений

 

Изобретение относится к материалам, предназначенным для улучшения эксплуатации резьбовых соединений, а также для разъемных соединений, имеющих базирующие штифты, шлицы и другие опорные поверхности. Задачей изобретения является снижение расслоения материала в месте его закладки в резьбовое соединение. Уплотнительный материал содержит графит, синтетический этиленпропиленовый каучук и в качестве органического растворителя - толуол, или керосин, или бензин, 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. Уплотнительный материал содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: графит 5 - 20; синтетический этиленпропиленовый каучук с гель-фракцией (ограниченно-набухающим каучуком) не менее 5% от общей массы каучука 1 - 10 ; толуол, или керосин, или бензин, или соляровая фракция 70 - 94. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к материалам, предназначенным для улучшения эксплуатации резьбовых соединений, а также для разъемных соединений, имеющих базирующие штифты, шлицы и другие опорные поверхности. Материал может применяться при монтаже и эксплуатации конструкций, находящихся в воде или под открытым небом, в машиностроении, судостроении, нефтедобывающей и других отраслях.

В процессе эксплуатации резьбовых соединений при их сборке и разборке происходит износ рабочих резьбовых поверхностей, что приводит к закусыванию резьбовых соединений. Разборка таких соединений часто становится невозможной, вследствие чего соединение приходится разрушать, а это, в свою очередь, увеличивает трудоемкость эксплуатации соединений и стоимость обслуживания и ремонта механизмов и конструкций.

Известен уплотнительный материал-смазка для резьбовых соединений с применением графита и органических растворителей: бензола, толуола, скипидара и растворенными в них органическими веществами: парафином, битумом, канифолью (см. а.с. СССР N 237314, опубликованное 12.02.69).

Недостатком этого материала является низкая эффективность его уплотнительных качеств при эксплуатации, т.к. после улетучивания жидких составляющих в нанесенном на резьбовое соединение материале оставшаяся твердая фракция выкрашивается из резьбового соединения. Кроме того, материал состоит из большого количества ингредиентов, что усложняет технологию его приготовления.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению и выбранным заявителем в качестве прототипа является уплотнительный материал-смазка для резьбовых соединений, содержащий 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 N 1684317, опубликованный 15.10.91 г. ).

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

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности уплотняющего действия уплотнительного материала для резьбовых соединений путем снижения расслоения материала в месте его закладки в резьбовое соединение.

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

Соотношение компонентов в предлагаемом материале, мас.%, следующее: Графит - 5 - 20 Синтетический этиленпропиленовый каучук с гель-фракцией (ограниченно-набухающим каучуком) не менее 5% от общей массы каучука - 1 - 10 Толуол или керосин или бензин или соляровая фракция - 70 - 94 Использование в составе уплотнительного материала для резьбовых соединений синтетического этиленпропиленового каучука, содержащего гель-фракцию (ограниченно-набухающий каучук) в количестве не менее 5% от общей массы каучука, позволяет получить материал с более стабильным составом, т.е. меньшим его расслоением в месте закладки состава в зазоры резьбового соединения, благодаря известным реологическим свойствам гель-фракции, что снижает возможность расслоения уплотнительного материала в процессе эксплуатации в разъемных соединениях. Минимальная концентрация гель-фракции (ограниченно-набухающего каучука), равная 5% от общей массы каучука, определяется условиями отсутствия седиментационного расслоения материала в месте закладки в уплотняемые зазоры в соединениях. Вследствие этого увеличивается эффективность уплотняющего действия и долговечность предлагаемого материала. Наличие в синтетическом этиленпропиленовом каучуке гель-фракции (ограниченно-набухающего каучука) в количестве не менее 5% от общей массы каучука позволяет снизить общее содержание каучука в составе материала по сравнению с прототипом по нижнему пределу в два раза.

Соотношение компонентов в предлагаемом материале, мас.%, следующее: Графит - 5 - 20 Синтетический этиленпропиленовый каучук с гель-фракцией (ограниченно-набухающим каучуком) не менее 5% от общей массы каучука - 1 - 10 Толуол, или керосин, или бензин, или соляровая фракция - 70 - 94 Для приготовления смазки используют графит по ГОСТ 17022-81, синтетический этиленпропиленовый каучук СКЭП по ТУ 38.103252-92, гель-фракцию (ограниченно-набухающий каучук - далее просто гель-фракция), в котором получают известным способом, например путем облучения партии каучука гамма-лучами от источника кобальт-60 с последующим контролем содержания гель-фракции с помощью отбора проб для определения индекса предельного набухания каучука, в качестве органического растворителя используют керосин по ТУ 3801407-86, или бензин по ГОСТ 2084-77, или толуол по ГОСТ 5789-78, или соляровую фракцию по ГОСТ 305-82. Компоненты в соответствии с рецептурой смешивают любым известным способом, не приводящим к деструкции образующейся массы. Порядок приготовления уплотнительного материала и дисперсность СКЭП не оказывают существенного влияния на его свойства.

Полученный таким образом уплотнительный материал для резьбовых соединений представляет собой непрозрачную вязкотекучую массу весовой плотностью 0,9-1,0 г/см³, обладающую реологическими свойствами и большой адгезией к металлической поверхности.

Нижний предел содержания гель-фракции определен опытным путем из условия отсутствия седиментационного расслоения уплотнительного материала в месте закладки в уплотняемые зазоры резьбового соединения. Верхний предел содержания в каучуке гель-фракции не ограничен вследствие того, что чем больше концентрация гель-фракции в каучуке, тем более стабильные свойства вследствие меньшего расслоения будет иметь материал в месте его закладки в резьбовые соединения, что будет соответствовать повышению эффективности уплотняющего действия предлагаемого материала.

Седиментационное расслоение материала в зазоре определялось в лабораторных условиях по осаждению графита путем испытания образцов материала, имеющего в своем составе 1% каучука, 20% графита, 79% керосина в соответствии с указанными выше ГОСТ и ТУ, отличающихся содержанием гель-фракции в составе каучука.

На практике расслоение материала заметно снижало эффективность уплотняющего действия на резьбах М60 - М80, имеющих максимальный зазор между гайкой и болтом 1-2 мм. Поэтому процесс расслоения в лабораторных условиях моделировался в плоской герметичной кювете с внутренними габаритами 2х40х100 мм и определялся по осаждению графита в массе исследуемого материала. После закладки проб материала с разным содержанием гель-фракции в разные герметичные кюветы с равными внутренними габаритами эти кюветы устанавливались вертикально и помещались в термошкаф с температурой 40-50 ^oC. По истечении 2-х суток кюветы открывались. Из каждой кюветы отбирались пробы материала соответственно из верхней и нижней частей (в соответствии с ориентацией кювет при выдержке в термошкафу). После прожига проб материала в термошкафу в фаянсовых тиглях по известной методике определялась концентрация графита в пробе. Если содержание графита в пробе после прожига более чем на 5% отличалось от содержания его в закладываемом материале, то считалось, что материал расслаивается в зазоре. В результате лабораторных испытаний было установлено, что при содержании гель-фракции в количестве 5% и более от общей массы каучука наблюдается расслоение графита менее 5% от массы заложенного в исследуемый материал графита. Таким расслоением материала можно пренебречь.

Содержание графита в пределах 5-20% (здесь и далее мас.%) определено опытным путем, при этом установлено, что при содержании графита менее 5% его роль не существенна, а при содержании его более 20% резко ухудшается растекаемость материала при нанесении его на резьбовую поверхность. Пределы содержания в материале органического растворителя 70-94% и СКЭП 1-10% определены исходя из требований сплошности массы материала.

Действие предлагаемого уплотнительного материала было опробовано в условиях ремонтных сборок и разборок автомобилей ГАЗ-24, УАЗ-469 для резьбовых соединений передней и задней подвесок, рычагов, реактивных штанг, деталей облицовки (крылья, поддоны, локеры, фары, подфарники, указатели поворота), работающих в условиях повышенной коррозионной и электрохимической коррозии, а также в условиях реальной эксплуатации автобуса ЛАЗ в автотранспортном предприятии для резьбовых соединений крепления переднего и задних колес. При этом установлено следующее: предложенный уплотнительный материал Элласит 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;
обеспечивается надежное уплотнительное действие материала, нанесенного на резьбу, как в нагруженных витках резьбы, так и в тех витках резьбового соединения, в которых нет больших напряжений или имеется зазор;
в нагруженных витках резьбы из-за больших удельных давлений уплотнительный материал вытесняется и остается тонкая пленка молекулярного уровня, обеспечивающая за счет своих реологических свойств силу трения, препятствующую самоотвинчиванию резьбового соединения;
при разборке резьбового соединения после эксплуатации высокие удельные давления в резьбе на рабочих витках снимаются при повороте гайки до одного оборота, а далее скольжение идет по пленке уплотнительного материала Элласит, чем обеспечивается легкость разборки;
возможно повторное использование нанесенного на резьбовое соединение уплотнительного материала в процессе техобслуживания, а также периодическое подтягивание соединения в процессе эксплуатации с сохранением всех его свойств;
наличие пленки на резьбовой поверхности практически исключает схватывание резьбовых соединений, а следовательно, и их разрушение при разборке.

Формула изобретения

1. Уплотнительный материал для резьбовых соединений, содержащий графит, синтетический этиленпропиленовый каучук и в качестве органического растворителя толуол, или керосин, или бензин, или соляровую фракцию, отличающийся тем, что синтетический этиленпропиленовый каучук содержит в своей массе гель-фракцию (ограниченно-набухающий каучук) в количестве не менее 5% от общей массы каучука.

2. Уплотнительный материал по п.1, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Графит - 5 - 20
Синтетический этиленпропиленовый каучук с гель-фракцией (ограниченно-набухающим каучуком) не менее 5% от общей массы каучука - 1 - 10
Толуол, или керосин, или бензин, или соляровая фракция - 70 - 94д