Способ изготовления кольца трения торцового уплотнения

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 а) Р 16 -1 15 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Протра 5 лекный ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Дзержинский филиал Ленинградскогонаучно-исследовательского и конструкторского института химическогс маШиностроения(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЬЦА ТРЕНИЯ ТОРЦОВОГО УПЛОТНЕНИЯ, состоящего нз кольцевого вкладыша и металлической обоймы, заключающийся в нагревании металлической обоймы, установке в нее вкладыша и последующем охлаждении, о т л и ч а ю щ и й с я ,тем, что, с целью упрощения изготовления кольца трения за счет снижения требований к точности, изготовления и повышения надежности соединения, кольцевой вкладыш.:выполняют из сили цированнога графита и перед установкой в нагретую металлическую обойму его обрабатывают щелочным раствором.1128037 Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметичного соединения уплотнительных колец торцовых уплотнений с металлическими обоймами,Известен способ крепления угле- графитового вкладыша с металлической обоймой, заключающийся в нагревании металлической обоймы, установке в нее, вкладыша и последующем охлаждении 13. Известен также способ крепленияуглеграфитового вкладыша с металлической обоймой заключающийся в нагренанни металлической обоймы, установке в нее вкладыша и последующим ох-,лаждении. Перед установкой вкладышав нагретую металлическую обойму наповерхность вкладыша, сопрягаемую собоймой, наносят клей или смолу (фенолформальдегидную, эпоксидную и др.).Далее при остывании металлическаяобойма плотно обжимает вкладыш 23.Недостатками известных способовявляются: высокие трудозатраты из"занеобходимости изготовления деталейкольца трения с высокой точностью,при болыпих натягах из-за высокихнапряжений наблюдается растрескива 30ние колец, а при малых - разгерметизация нрессовых соединений при ихразогревании, высокая жесткость деталей коЛец трения ограничивает пределы применения колец по температурамс учетом различных коэффициентов линейного расширения, так как упругостьсохраняется в малом диапазоне натягов.Целью изобретения является упрощение изготовления кольца трения засчет снижения требовании к точностич 40изготовления и повышение надежностисоединения.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу изготовлениякольца трения торцового уплотнения, 4состоящего из кольцевого вкладышаи металлической обоймы, заключающе-муся в нагревании металлической обой-.мы, установке в нее вкладыша и после-дующем охлаждении, кольцевой вкладыш 50выполняют из силицированного графита и перед установкой в нагретую металлическую.обойму его обрабатываютщелочным раствором,При погружении силицированного БЗграфита в щелочь кремний, находящийся в его составе, вступает в реакцию со щелочью, например НаОН или КОН. 181+2 кон+Н 20+К 2810 + 2 Н Фнли 8 х+2 йаОН+Н 0.На 8 дО +2 НФ где К 810 и Уа 8 з.о - растворимое стекло, растворенное в воде.Таким фобразом, в поверхностном слое образуется сетка пустот от прореагировавшего кремния. Поверхностный слой силицированного графита, подверженный обработке щелочью, изменяет свои физико-механические свойства (твердость, контактную податливость).это дает возможность "назначить" посадку соединения силицированный графит - металлическая обойма с наиболее широкир полем допуска, т.е. снизить требования к точности изготовления труднообрабатываемого силицированного графита при повышении надежности соединения.Способ осуществляют следующим об-. разом.После шлифования вкладыша из силицированного графита его погружают в раствор щелочи и дают выдержку вовремени. При этом процесс может проводиться при концентрациях щелочи 3- 403, при температуре, верхний предел которой не выше точки кипения,Предпочтительнее принимать концентрацию раствора щелочи в пределах 3157, так как концентрация выше 153нецелесообразна из-за ухудшения условий техники безопасности и неоправданного перерасхода щелочи, а при концентрации ниже ЗХ скорость выщелаачивания очень низкая и применение этого раствора неэффективно.Первоначально процесс происходит активно. При этом скорость реакции и время обработки зависят от температуры, а также от концентрации щелочнбго раствора, С течением времени процесс обработки замедляется. Приболее высокой температуре .глубина обработанного слоя увеличивается. Таким образом, изменяя температуру и концентрацию щелочного раствора, можно подобрать необходимую глубину и время обработки. Затем в нагретую металлическуюобойму устанавливают вкладыш. При остывании металлическая обойма плотно зажимает деталь - вкладыш из силнцированного графита. Если в отдельныхкольцах трения соединение оказалосьнегерметцчным, то кольца подлежат пропитке пропиточным составом, нагнетаемым избыточным давлением газа (воз1128037 3духа, азота) и термостатированию,старению и доводке рабочей поверхности стыка известными методами.На фиг. 1 показан вкладыш из карбидокремниевого материала, обработанный щелочью,(я - протравленныйслой, с/- величина поля допуска, даваемая на его механическую обработку;д - максимальный натяг,ю 1- минимальный натяг, . Э-Э - нейтральная 1 Оось) на фиг. 2 - металлическая обойма (е - величина поля допуска намеханическую обработку); на фиг. 3 -1запрессованный вкладыш 1 в металлическую обойму 2, обработанный слой которого существенно сдеформировался в силу высокой податливости,При обработке щелочью из карбидокремниевого материала образуется толщина протравленного поверхностного 20слоя глубиной 400-800 мкм. При этомфизико-механические свойства слоя,изменяется примерно в 1,5-2 раза,.Следовательно, наличие слоя с высокими 25показателями по. контактной податливости позволяет снизить требованияк точности изготовления эа счет появившейся возможности изготовления. деталей из карбидокремниевых материалов с наиболее широким полем допусканатяга, регламентирующего класс точности на изготовление.Предлагаемый способ позволяет изготовить соединение герметичным без35образования радиальных трещин по менее "жесткому" классу точности, например по третьему или даже четвертому.П р и м е р 1. Опыт осуществляютпредлагаемым способом. Кольца трения 40выполняют из силицированного графитаСГ-П (с пределом прочности 6 ь== 4200 кг/см , модулем упругости Е=1,27 10 кг/см , коэффициентом линейного расширения сщ 4,2 10 1/гради коэффициентом Пуассона р= 0,1) имеТаллической обоймы из титана ВТ 1-0(с б т/100 С=2700 кг/см ,Е=110 кг/смс 6 = 8,8101/гради=0,2) . При этомдиаметр соединения вкладыша с метал-.лической обоймой равен 90 мм. Для .обслуживания работоспособности соединения при 140 С необходимо иметь натягф во Ообсоб 1 кск" к 9,0 8,8. 10(+0,090) 4Запрессовка вкладыша в металлическую обойму проводится следующим образом.Вкладыш полностью погружают в сосуд, заполненный щелочью 153-ной концентрации и выдерживают при 80 С в течение 3 ч. После промывки определя-ют твердость и контактную податливость протравленного слоя на соответствующем приборе. Диаметр отпечатка при вдавливании шарика 42,5 мм под нагрузкой 187,5 кг составляет 1,1 мм, глубина погружения индеитора 0,1275 мм; контактная податливость 0,68 мкм/кгс, твердость 187 ед.Затем вкладыш устанавливают в нагретую до 300 С металлическую обойму, После охлаждения обойма плотно обжимает вкладьпп. Спустя сутки радиальных трещин на рабочей поверхности обнаружено не было. Таким образом, контактная податливость изменяется в сравнении с вкладышем не обработанным в щелочи, в 1,95 раза (пример 2).П р и м е р 2. Опыты осуществляют по известному методу.Кольца трения выполняют из силицированного графита СГ-П и.металлической обоймы с теми же характеристиками, что и в примере 1.Запрессовка вкладышей в металлическую обойму проводится по посадкед 90 А(+О 035)а0 П 13(+Оф 160)(+0,090)с допуском натяга 105 мкм беэ обработки поверхности щелочью. При этом диаметр отпечатка составляет 0,8 мм, глубина погружения 0;065 мм контактная податливость 0,35 мкм/кгс, твердость 363 ед. После запрессовки обнаружены радиальные трещины.Таким образом, у вкладыша, обработанного раствором щелочи поверхностная твердость и контактная податливость изменились в 1,95 раза в сравнении с вкладышем, не обработанным в щелочи. Это позволяет изготовить соединение герметичным без образования радиальных трещин по менее "жесткому" классу точности.Следовательно, наличие слоя с высокими показателями по контактной податливости позволяет снизить требования к точности изготовления за счет появившейся возможности изго1128037товления деталей из карбидокремниевых материалов с .наиболее широким полем допуска натяга, регламентиСоставитель Т, КолясинскаяТехред Л.Коцюбняк Корректор С. Ч Пушненк Ре 912 Подписноеого комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/5 Тираж осударстве н ам изобрете сква, Жлиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна 9007/26 ВНИИПИ по 113035, рующего класс точности на изготовле-,ние, при обеспечении требуемой гер-метизации соединения,