DE2604303A1

DE2604303A1 - Verfahren zur herstellung von dichtungsringen

Info

Publication number: DE2604303A1
Application number: DE19762604303
Authority: DE
Inventors: Cyril Xavier Georges Latty
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-02-04
Filing date: 1976-02-04
Publication date: 1976-08-05
Also published as: CA1078566A; US4298562A; DE2604303B2; DE2604303C3; GB1529912A; SE7601149L; SE427957B

Description

Patentanwälte

Dipl.-ing. E. Ector

DIpL-Ing, K. Schfsschke

β München 40, Eiisi..jö„-i;.t_:&öe34

Cyril Xavier Georges LATTI F-92210 Saint-Cloud Frankreich

Verfahren zur Herstellung von Dichtungsringen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Dichtungsringen.

Pur unterschiedlic he Abdichtungszwecke gibt es eine große Anzahl verschiedenartigster Dichtungsringe mehr oder weniger guter Wirkung. Pur die Abdichtung hydraulischer und pneumatischer Antriebe haben sich am besten Ringe bewährt, die aus schräggeschnittenen Bändern eines vorher beschichteten Gewebes hergestellt und dann zu einem V-Profil oder Dreiecks-Profil formgepreßt werden. Derartige Dichtungsringe sind zwar sehr wirksam, ihre Herstellung ist jedoch kompliziert und wirft zahlreiche. Probleme auf. Das Gewebe muß nämlich äußerst homogen beschichtet werden, um dem Ring die für gute mechanische Eigenschaften und eine lange Lebensdauer erforderliche Kohäsionskraft zu verleihen.

Zudem erfordern die bisherigen Verfahren zur Herstellung derartiger Ringe einen hohen Materialaufwand für die Imprägnierung, die Beschichtung und auch für das Zerschneiden der Gewebe. Häufig laufen auch die aus diesen Geweben zurechtgeschnittenen Bänder Gefahr, quer zur Schnittlinie zu zerfasern.

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ORIGINAL INSPECTED

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung derartiger Dichtungsringe zu schaffen, welches auf einfache und kostensparende Weise eine homogene Beschichtung bzw. Imprägnierung des Gewebes ermöglicht und keiner großflächigen Installationen und Vorrichtungen zu seiner Durchführung bedarf.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach der Erfindung gekennzeichnet durch Verwendung von Naturfäden und/oder synthetischen Textilfaden als Ausgangsmaterial, durch Imprägnierung der Fäden in einem Lösungsbad eines Elastomeren oder Piastomeren, durch Herstellung eines Rohbandes aus den imprägnierten Fäden, Verbindung des Bandes zu einem Ring und anschließendes Formpressen.

Nach einem Merkmal des Verfahrens nach der Erfindung erfolgt die Verbindung zu einem Ring unter Zusammenfassung mehrerer aneinander anliegender Bandlängen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das aus den imprägnierten Fäden durch Flechten oder Weben hergestellte Rohband seinerseits mit einer mit dem Imprägnierungsmittel der Fäden verträglichen Substanz imprägniert.

Darüber hinaus wird nach der Erfindung der prozentuale Anteil des Elastomeren oder Plastomeren an der Imprägnierlösung derart gewählt, daß der fertige Dichtungsring in Flüssigkeiten je nach Verwendungszweck keine Quellung oder eine bestimmte Quellung zeigt.

Da nach der Erfindung die Fäden einzeln imprägniert werden, erfahren sie eine gleichmäßige Beschichtung ihrer gesamten Oberfläche durch das Elastomere oder Elastomere, d.h. es ergibt sich eine homogene Verteilung dieser Substanz in dem aus den Fäden hergestellten Rohband.

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Auf diese Weise ist das Imprägnieren des Bandes wie auch der Fäden sehr viel einfacher durchzuführen als das Imprägnieren großflächiger Gewebe, und folglich sind die zu seiner Durchführung erforderlichen Installationen kleiner Bnd kostensparend.

Da sich das Eohband genau entsprechend den Sollmaßen des gewünschten Dichtungsringes herstellen läßt, ist das Verfahren sehr vielseitig anwendbar. Es lassen sich mit dem Verfahren nach der Erfindung Dichtungsringe verschiedenster Arten herstellen, die nachfolgend anhand einzelner in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 einen gemäß dem Verfahren nach der Erfindung vorgeformten Dichtungsring vor seiner Formpressung;

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Sprengansicht eines spiralförmig gewickelten Bandes zur Herstellung eines Ringes nach Fig. 1;

Fig. 4· einen Axialschnitt durch eineDichtungspackung aus mehreren gemäß dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Eingen;

Fig. 5 einen Axialschnitt durch eine andere Dichtungspackung mit einem gemäß dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Ring;

Fig. 6 eine Abdichtung eines hydraulischen Antriebes mittels gemäß dem Verfahren nach der Erfindung hergestellter Ringe;

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Gemäß dem vorliegenden Verfahren verwendet man abhängig vom Verwendungszweck und je nach gewünschten Eigenschaften der Dichtung als Ausgangsmaterial natürliche oder synthetische Textilfaden oder gar entsprechende Mschfäden, z.B. Fäden aus Baumwolle, Asbest, Graphit, Polyamid* Polytetrafluoräthylen, Metall oder dergleichen. Alle diese Fäden werden zunächst in einem Anlagerungsverfahren z.B. mit Isozyanaten behandelt und dann mit einer Lösung eines Elastomeren oder Piastomeren oder eines Harzes imprägniert, die z.B. aus IJaturkautschuk, Acrylnitril (Perbunan, Hycar etc.), Polychloropren, Polybutadien, einem fluorisierten Elastomeren oder Polytetrafluoräthylen, in Faser- oder Harzform besteht. Die imprägnierten Flächen werden dann z.B. auf einer Flechtmaschine mit Hängedüsen zu einem Eohband vorbestimmter Breite, Dicke, und Textur flach verflochten.

Hach einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die Fäden auf einem Webstuhl zu einem schmalen Band verwebt.

Vorzugsweise wird das Eohband vor oder während seiner Verformung mit der gleichen Substanz imprägniert wie zuvor die Fäden und wird zu diesem Zweck entweder durch ein Lösungsbad des Imprägniermittels gezogen oder gegebenenfalls mit der ungelösten Substanz imprägniert.

Das Elastomere oder Plastomere macht vorzugsweise ca. 30 % des Endproduktes aus. Sein prozentualer Anteil an der Imprägnierlösung wird derart gewählt, daß das Endprodukt in Flüssigkeiten eine vorbestimmte Quellung zeigt, d.h. eine 0% Quellung oder eine bestimmte Quellung, die eine ausreichende Druckfestigkeit und Dichtigkeit des Rings in praktischer Anwendung gewährleistet. Der Imprägniermittellösung lassen sich auch Schmiermittel- und/oder Schutzmittel-Zusätze beimengen, z.B. Graphit, Glimmer, Zinkoxid, eine Polytetrafluoräthylen-Dispersion oder dergleichen.

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Vorzugsweise werden mehrere Lagen des Bandes zusammengeklebt und miteinander verbunden. Jede der Lagen kann aus einer einzelnen Bandlänge bestehen, wobei die einzelnen Längen längs aneinandergelegt und miteinander verbunden werden.

Die einzelnen Lagen können aber auch aus einem einzigen Band bestehen, das z.B. balgartig gefaltet oder eingerollt wird. Die miteinander verbundenen Lagen werden dann zu einem Ring formgepreßt.

Gemäß einer Ausführungsform werden mehrere Lagen eines Bandes ohne Quellvermögen durch spiralförmiges Einrollen oder durch balgartiges Palten eines Bandes großer Länge oder durch einfaches Übereinanderlegen einer bestimmten Anzahl gleicher Bänder flach übereinander gelegt. Aus dem Gebilde der übereinanderliegenden Bandlagen wird dann der Dichtungsring in gewünschter Form durch Formpressung unter Hitzeeinwirkung hergestellt. Häufig werden die Bänder vor der Formpressung, vorzugsweise sogar vor ihrer Überlagerung, zu einem V-förmigen oder analogen Profil verformt, so daß der Dichtungsring allein oder gemeinsam mit anderen entsprechend geformten Ringen verwendbar ist.

Fach einer anderen Ausführungsform werden mehrere Bandlagen mit verhältnismäßig hohem Quellvermögen in Flüssigkeiten spiralförmig zu einem Zylinder eingerollt und dann zu einem Ring mit rechteckigen Querschnitt verbunden. Ringe dieser Art eignen sich insbesondere zur Abdichtung zwischen Kolben und Zylinder eines hydraulischen oder pneumatischen Antriebes. Da die Elastizität und das Quellvermögen des Dichtungsringes Fabrikations- und Montageungenauigkeiten ausgleichen, können die Umfangsnuten zur Aufnahme solcher Ringe am Kolben ohne Einhaltung genauer Fabrikationstoleranzen auf einfache Weise hergestellt werden.

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Nachstehend werden einige praktische Durchführungsbeispiele für das Verfahren nach der Erfindung beschrieben:

Beispiel I

Als Ausgangsmaterial werden Baumwollfäden 24/3 verwendet, die zunächst in einem Anlagerungsverfahren mit Isozyanaten bis zu einem Imprägniergrad von 0,5 - 2 % behandelt werden. Anschließend werden diese Fäden zur Gummierung durch ein Bad von in einem polaren Lösungsmittel gelöstem Fitrilkautschuk hindurchgezogen. Der prozentuale Anteil des Nitrilkautscbuks an dieser Lösung wird derart gewählt, daß das Endmaterial nach erfolgter Formpressung keinerlei Quellvermögen hat.

Die auf diese Weise zu 8 - 10 % mit Kautschuk getränkten Fäden werden zu einem Band von 17 mm Breite und 1,5 mm Dicke aus 62 Fäden mit JO Kreuzungen auf 10 cm verflochten, z.B. bis zu einer Länge von 330 mm (Fig. 1 und 2).

Das erhaltene Band 1 wird spiralförmig derart gewickelt, daß sich die Lagen 2, 3» 4 höhenmäßig, d.h. in Richtung der Spiralachse überlagern und gleichen Durchmesser haben. Die Windungslagen 2, 3» 4 werden miteinander verbunden und zu einem V-förmigen Profil vorgeformt und dann für eine Dauer von 5 Minuten bei Einwirkung einer Temperatur von 150 C unter einem Druck von 400 kg/cm formgepreßt. Der fertige Dichtungsring hat dann ein Sollmaß von 45x60 mm und wiegt 5 g·

Mehrere solcher Ringe 1 lassen sich zu einer Dichtungspackung frei ineinanderfügen, welche Drücken bis zu 1000 bar standzuhalten vermag. Eine derartige Packung besteht aus einem oder mehreren Ringen 1 (im darge*ellten Beispiel aus einem Ring 1) sowie einem oberen Ring 6 und einem unteren Ring 8, welche auf gleiche Weise wie vorstehend beschrieben aus einem Band von 400 mm oder 500 mm Länge herstellbar sind.

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Beispiel II

Ringe gleicher Form wie nach Beispiel I werden aus Polyamidfäden hergestellt, die ebenso zuerst in einem Anlagerungsverfahren mit Isozyanaten behandelt und dann zur Gummierung durch ein Bad einer Lösung von Kopolimeren auf Akrylnitril-Basis hindurchgezogen werden. Die imprägnierten Fäden werden dann zu einem Band von 13 mm Breite und 1,1 mm Dicke mit 50 Fäden und 22 Kreuzungen pro 10 cm verflochten. Anschließend wird das Band 10 seinerseits imprägniert, und zwar in der gleichen Lösung wie zuvor die Fäden, und dann zu einem V-Profil vorgeformt. Dieses Band 10 mit V-förmigem Querschnitt wird spiralförmig gewickelt (Fig. 3), so daß sich die Spiralwindungen 2, 3»' 4 ineinanderlagern und einander beaufschlagen, analog den Bandlagen in Fig. 1. Die übereinanderliegenden Bandstärken werden dann zusammengefaßt und für eine Dauer von 5 Minuten unter Einwirkung einer Temperatur von ca. 160 C unter einen Druck von 400 kg/cm formgepreßt. Der Anteil des Akrylnitril am Kopolymeren in der Lösung wird derart gewählt, daß das Endprodukt 0% Quellvermögen hat.

Auf diese Weise lassen sich Dichtungsringe für eine Packung mit Sollmaßen von 50 χ 65 mm herstellen.

Beispiel III

Als Ausgangsmaterial werden Asbestfäden verwendet, die mit einer Polytetrafluoräthylen-Dispersion imprägniert werden. Die Fäden werden dann zu einem Band von 24 mm Breite und 1,8 mm Stärke mit 22 Kreuzungen pro 10 cm verflochten.

Es werden mehrere gleiche Bänder hergestellt und dann übereinandergelegt und für eine Dauer von 15 Minuten bei Einwirkung einer Temperatur von 150 C unter 300 kg/cm formgepreßt. Das Endprodukt wird dann eine Stunde lang bei 300° gesintert.

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Der als Endprodukt erhältliche Ring besteht zu 20 % aus Polytetrafluoräthylen und zu 80 % aus Asbest.

Beispiel IY

Aus Asbestfaden und reibungsminderndem, z.B. Antimonblei, bestehenden Metallfaden läßt sich ein reibungsarmer Spezialring herstellen. Dabei werden 47 Asbestfaden 16/2 und 14 mit reibungsminderndem Metall verstärkte Asbestfaden 10/10 zur Imprägnierung durch ein Bad einer Lösung aus Fitrilkautscb.uk gezogen und dann zu einem Rohband verflochten, das dann seinerseits in Nit.rilkautschuk getränkt wird, so daß das Band schließlich zu65% aus Asbest, zu 15% aus reibungsarmem Metall und zu 20 % aus Fitrilkautschuk besteht. DasBand wird dann flach ausgelegt, balgartig zu mehreren übereinanderliegenden Lagen gleicher Länge gefaltet,und die Falten werden zu einem im wesentlichen rechteckigen Profil miteinander verbunden. Dieses Gebilde wird dann für eine Dauer von 15 Minuten unter Einwirkung einer Temperatur von 150°C unter einem Druck von 400 kg/

ρ
cm formgepreßt.

Der erhaltene Eing hat ein Sollmaß von 89x100 und eine Höhe von 4 mm. Seine Quellung beträgt 0%.

Beispiel V

Aus einem behandelten und imprägnierten Textilfaden und einem Kautschukprofil 12 wird ein Verbundring hergestellt. Zu diesem Zweck wird von Baumwollfäden ausgegangen, die zuvor nach einem Anlagerungsverfahren mit Isozyanaten behandelt, zur Gummierung durch eine Nitrilkautschuklösung gezogen und dann zu einem Band von 10,5 mm Breite und 1,3 μ Dicke auf eine Länge von 565 mm verflochten wurden. Dieses Rohband wird dann unter Hitzeeinwirkung von 150 G unter einem Druck von 250 kg/cm für die Dauer von einer Minute formgepreßt. Das erhaltene

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Gebilde 14 wird mit einem Wulstprofil 12 aus Nitrilkautsehuk mit 80 Shorehärte verbunden (U¹Ig. 5) und in dieser Verbindung in einer Preßform unter einen Druck von 200 kg/cm bei 150⁰C für eine Dauer von 5 Minuten vulkanisiert. Der hierbei erhältliche Hing besteht zu 45% aus Textilfaser und zu 55% aus Kautschuk .

Beispiel YI

Aus Baumwollfäden der Güte D, 120 tex, lasten sich auch quellende Dichtungsringe herstellen. Die Baumwollfäden werden zunächst zur Imprägnierung durch ein Bad von in einem polaren Lösungsmittel gelösten Kopolymeren auf Akrylnitril-Basis mit einem Molekulargewicht 72 durchgezogen, wobei der prozentuale Anteil des Akrylnitrils in der Lösung derart gewählt wird, daß die Endsubstanz in hydraulischen Arbeitsflüssigkeiten quellfähig ist, und z.B. nach 24 Stunden bei 70⁰O im Bezugsöl ASTM eine Quellung von 5% zeigt. Die imprägnierten Fäden werden getrocknet und in einer Flechtmaschine mit Hängedüsen zu einem Band von 12,5 mm Höhe und 1,5 mm Stärke mit im wesentlichen 4 Maschen pro 1 cm verflochten. Dieses Flechtband wird dann, seinerseits mit der gleichen Lösung wie die Fäden imprägniert und zu diesem Zweck ebenfalls kontinuierlich durch ein Bad geführt. Nach erfolgter Trocknung wird das imprägnierte Band zylinderförmig über mehrere Lagen, z.B. 4 Lagen, eingerollt und

die vier einander beaufschlagenden Lagen werden miteinander verbunden und dann bei 160 C für die Dauer von 15 Minuten unter Druck von 600 Bar zu einem Zylinderblock formgepreßt. Dieser Block wird dann auf gewünschte Höhe zu Dichtungsringen mit rechteckigem Querschnitt von z.B. 8 mm Höhe zugeschnitten.

Derartige Hinge haben sich als besonders geeignet für die Abdichtung von hydraulischen oder pneumatischen Antrieben erwiesen. Zwei solcher Ringe (Fig. 6) lassen sich z.B. auf dem

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Kolben 20 eines einfachwirkenden hydraulischen Arbeitszylinders anbringen, der von einem Mineralöl bei einem Druck von 350 Bar betrieben wird und bei dessen Richtungsumkehr die Temperatur bis auf 70⁰G ansteigt. Jeder Ring wird in eine Umfangsnut im Kolben 20 eingeführt, welche mit rechteckigem Querschnitt eine Höhe von 9 mm und eine Tiefe von 2,35 mm besitzt.

Zwischen der freien Kante der Nut und dem Ring besteht nach erfolgter Montage zunächst noch ein ziemlich großes Spiel, aber weniger Sekunden nach Ingangsetzung ist die Dichtigkeit vollkommen, da das Spiel zwischen dem Ring und der Nut durch die Quellung des Ringes ausgeglichen wird.

Man hat einen auf diese Weise ausgerüsteten Arbeitskolben über eine Betriebsdauer von 2800 Stunden getestet, ohne daß ein Leck oder gar ein Verschleiß des Rings oder des Zylinders festgestellt wurde.

Die gleiche absolute Dichtigkeit läßt sich auch für Kolben der städtischen Wasserversorgung erreichen, die bei 25 Bar oder über einen Druckluftzylinder betätigt werden.

In allen Anwendungsbeispielen wird das Spiel zwischen Ring und Kolbennut durch Quellung des Rings in der Arbeitsflüssigkeit ausgeglichen. Dadurch läßt sich der Kolben auf kostensparende Weise herstellen, da bei Herstellung der Nut keine genauen Toleranzen eingehalten zu werden brauchen.

Grundsätzlich lassen sich auch andere Dichtungen mit dem Verfahren nach der Erfindung herstellen. Die als Ausgangsmaterial dienenden Fäden sowie Art und Anteil des Imprägnierungsmittels werden stets abhängig vom Verwendungszweck der Dichtung gewählt. Das Imprägnieren der Fäden bzw. geflochtenen und ge- webten Bänder ist leicht durchzuführen und bedarf keiner großen oder sperrigen Installation und ist folglich kostensparend.

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Im übrigen erreicht man gemäß dem Verfahren nach der Erfindung eine sehr homogene Imprägnierung, die dem fertigen Dichtungsring optimale mechanische Eigenschaften und lange Lebensdauer verleiht.-

Die Bänder, aus denen die Dichtungsringe geformt werden, lassen sich auch in großen Längen kontinuierlich herstellen, die dann nach Bedarf zugeschnitten werden.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ist für den Fachmann ersichtlich, daß das Verfahren nach der Erfindung eine Vereinfachung in der Herstellung von Dichtungsringen verbunden mit geringen Kosten und großer Anpassungsfähigkeit an die verschiedenartigsten Verwendungszwecke ermöglicht.

Patentanwälte Dipl.-mg. E. Eder DIpI.-Ing. K. Schieschkö

«München 40, BisabethstreBeW

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Claims

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Paten t.a nsprüche

i) Verfahren zur Herstellung von Diebtungsringen, gekennzeichnet durch Verwendung von Maturfäden und/oder synthetischen Textilfaden als Ausgangsmaterial» Imprägnierung der Fäden in einem Losungsbad eines Elastomeren oder Piastomeren, Herstellung eines Bandes aus den imprägnierten Fäden, Verbindung zu einem Ring und anschließendes Formpressen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Verbindung zu einem Ring unter Zusammenfassung mehrerer* aneinander anliegender Bandlagen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß das aus den Fäden hergestellte Band seinerseits mit einer mit dem Imprägniermittel der Fäden verträglichen Substanz imprägniert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Band durch Verflechten oder Verweben der imprägnierten Fäden hergestellt wird.
5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der prozentuale Anteil des Elastomeren oder Piastomeren in der Imprägnierlösung derart gewählt wird, daß das Endmaterial in Flüssigkeiten ein bestimmtes Quellvermögen "besitzt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der prozenuale Anteil des Elastomeren oder Piastomeren in der Imprägnierlösung derart gewählt wird, daß das Quellvermögen des Endmaterials in Flüssigkeiten 0% beträgt.

- 2 §09832/0886
7. Verfallren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als textilfaden Fäden aus Baumwolle, Asbest, Graphit, Polyamid, Polytetrafluoräthylen, Metall oder auch Mischfäden verwendet "werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5) dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel eine Lösung von Kopolymeren auf Akrylnitril-Basis aus Naturkautschuk, Polychloropren, Polybutadien, einem fluorisiertem Elastomeren und PoIytetrafluoräthylen in Faser- oder Harzform ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel einen Schmiermittel- und/oder Schutzmittel-Zusatz wie Glimmer, Graphit, Zinkoxid oder dergleichen enthält.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandlängen flach übereinander gelegt und vor der Formpressung zu einem V-Profil vorgeformt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-9» dadurch gekennzeichnet, daß die Bandlängen zu einem V-Profil vorgeformt und dann übereinandergelegt und schließlich unter Druck miteinander verbunden werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder durch spiralförmiges Einrollen oder balgartiges Falten in mehreren Lagen übereinandergelegt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 - 9> dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Längen eines Bandes mit einem bestimmten Quellvermögen in Flüssigkeiten spiralförmig zu einem Zylinder eingerollt und unter Druck zu einem Ringblock mit rechteckigem Querschnitt verformt werden.

- 3 β09832/088θ
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel 10 - 40 % des Endproduktes ausmacht.

Patentanwälte

DIpI.-Ing. E. Eder

Dlpl.-lng. K. Schisschke

8 München 40, ElisduSthstraBe34

609832/0SS6

1S

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