DE3786085T2

DE3786085T2 - Dichtungsmaterial und daraus hergestellte dichtung.

Info

Publication number: DE3786085T2
Application number: DE8787907813T
Authority: DE
Inventors: Tomikazu Shiomi; Takahisa Ueda
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 1986-11-25
Filing date: 1987-11-25
Publication date: 1993-09-16
Anticipated expiration: 2007-11-26
Also published as: JPH0325669B2; US5134030A; JPS63135653A; EP0340303A1; EP0340303A4; KR930003048B1; WO1988004004A1; DE3786085D1; EP0340303B1; KR890700204A

Description

GEGENSTAND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft Dichtungsmaterial und Dichtungen, vorzugsweise geeignet für Stopfbüchsendichtungen oder ähnliche zum Einsatz in einem Wellendichtungsteil einer hydraulischen Maschine.

STAND DER TECHNIK

Eine Vielzahl Stopfbüchsendichtungen mit elastischem Graphit als Grundmaterial sind bisher zum Gebrauch beispielsweise in einem Wellendichtungsteil oder einem ähnlichen Bereich zum Beispiel einer hydraulischen Maschine bekannt.
Stopfbüchsendichtungen dieser Art werden mit unterschiedlichen Techniken hergestellt, wie Laminieren, Spritzguß, Stückguß und Banddichtung. Diese Verfahren erfordern jedoch ein Vorabgießen des Graphitmaterials in einer Ringform, deren Durchmesser mit der Größe der Welle übereinstimmt, an der solche Dichtungen eingesetzt werden sollen; so kann die Dichtung nicht mit jeder Welle beliebigen Durchmessers verwendet werden. Daher sind solche Dichtungen nicht vielseitig einsetzbar. Ein weiteres Problem dieser Dichtungen ist, daß der elastische Graphit eine geringe Dehnfestigkeit hat und in sich brüchig ist, und so die Dichtung, ist sie einmal in Position gebracht, falls nötig, nur sehr schwer auszutauschen, was eine geringere Nutzbarkeit nach sich zieht.
Ein Beispiel für eine Dichtung ist in der US-A-4 157 835 geoffenbart. Auf der Dichtungsoberfläche sind konkav-konvexe Bereiche ausgebildet und verbessern so die Elastizität, so daß die Dichtungsleistung in Hinblick auf die Schließkraft vorteilhaft verbessert wird. Das diesem Hinweis entsprechende Dichtungsmaterial ist jedoch vom sog. Banddichtungstyp und kann daher die oben genannten Probleme nicht bewältigen.
Weiterhin haben die vorgenannten Herstellungsverfahren ihre eigenen Mängel. Die Laminartechnik birgt das Problem geringer Produktivität, was höhere Kosten zur Folge hat. Wo Spritzguß oder Stückguß angewandt wird, werden Gieß- oder Metallformen benötigt, was höhere Kosten und eine geringere Einsatzmöglichkeiten der erzeugten Dichtung bedeutet. Die Banddichtungstechnik bietet keine gute Bearbeitbarkeit. Diese Schwierigkeiten können überwunden werden durch Formen des elastischen Graphits in eine schnurförmige Struktur, so daß er durch Abschneiden einer dem Wellendurchmesser entsprechenden Länge genutzt werden kann, wie das bei anderen Dichtung en dieses Typs wie geflochtenen oder gewirkten Fasern der Fall ist; das Problem ist jedoch, daß elastischer Graphit nicht geflochten oder gewirkt werden kann, da er, wie bereits oben gesagt, von geringer Dehnfestigkeit und in sich so brüchig ist, daß sowohl seine Verdichtbarkeit als auch seine zulässige Torsionsgrenze extrem niedrig sind. Daher hielt man es bisher für unmöglich, solche Dichtungen so wie es bei den obigen Dichtungen aus geflochtenen oder gewirkten Fasern üblich ist, einzusetzen, d.h. so, daß die geflochtene oder gewirkte Dichtung in einer dem Durchmesser der Welle mit der sie verwendet werden soll, entsprechenden Länge abgeschnitten wird, wobei die so abgeschnittene Dichtung dann um den äußeren Rand der Welle gewickelt wird.
Eine mögliche Lösung dieser Probleme wird in EP-A-0 253 031 (veröffentlicht am 20.01.1988) gegeben. Diese Patentschrift offenbart jedoch eine grundlegende Erfindung, die eher diese Grundprobleme löst als ein optimiertes Dichtungsmaterial anzubieten. Für den gewerblichen Markt besteht noch immer ein Bedarf nach besserem Dichtungsmaterial unter dem Gesichtspunkt höher entwickelter Dichtungen. Besonders erwünscht ist die Erhältlichkeit verbesserter billigerer Dichtungen aus aufgeschäumtem Graphit auf dem gewerblichen Markt und von Dichtungen, die unter einer Vielzahl unterschiedlicher technischer Bedingungen eingesetzt werden können.
Zur Überwindung der vorgenannten Schwierigkeiten ist es daher Hauptaufgabe dieser Erfindung, ein Dichtungsmaterial bereitzustellen, das entweder verdrillt oder geflochten werden kann, und eine verdrillte bzw. geflochtene schnurähnliche Dichtung unter Verwendung eben dieses Dichtungsmaterials herzustellen, unter Einsatz einer auf eine Breite von weniger als 5mm zugeschnittenen elastischen Graphitplatte, die zur vorteilhaften Nutzung eines charakteristischen Merkmals des elastischen Graphits in Plattenform dient, und insbesondere daß, wenn eine solche Platte auf eine Breite von weniger als 5mm zugeschnitten ist, sowohl seine Zusammendrückbarkeit als auch ihre zulässige Torsionsgrenze deutlich erhöht werden, wie in Fig. 11 und 12 dargestellt, und durch Abdecken der elastischen Graphitplatte mit einem Fasermaterial zur Erreichung des Synergieeffekts zwischen Fasermaterial und elastischer Graphitplatte.
Beschichtete Fasern sind mit einem Korrosionsschutzmittel überzogen. Dieses schützt eine Maschine über einen langen Zeitraum vor Korrosion. Dies verlängert den Wartungszeitraum zusammen mit ausgezeichneter Verschleißfestigkeit des aufgeschäumten Graphits.
Eine zweite Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines Dichtungsmaterials, das entweder verdrillt oder geflochten werden kann und das dabei geringe Dehnung mit hoher Festigkeit verbindet, und einer verdrillten oder geflochtenen schnurförmigen Dichtung unter Einsatz eben dieses Dichtungsmaterials unter Benutzung einer auf eine Breite von weniger als 5mm zugeschnitten elastischen Graphitplatte, wobei diese elastische Graphitplatte mit mindestens einem verstärkenden Fasermaterial oder Folienmaterial laminiert ist und diese Oberfläche mit dem Fasermaterial bedeckt ist zur Erreichung des Synergieeffekts des Fasermaterials, der elastischen Graphitplatte und des verstärkenden Faser- oder Folienmaterials.
Eine dritte Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines Dichtungsmaterials, das entweder verdrillt oder geflochten werden kann, und einer verdrillten oder geflochtenen schnurförmigen Dichtung unter Einsatz eben dieses Dichtungsmaterials mittels Formen eines hauptsächlich aus elastischen Graphitplatten mit einer Breite unter 5mm zusammengesetzten Stabs, der mindestens eine der Komponenten Kurzfaser, Gummi, Harz oder Gleitmittel enthält, und diese Oberfläche zur Erreichung des Synergieeffekts von Fasern und Stab mit einer Faser bedeckt ist.
So soll die Nutzbarkeit und Vielseitigkeit verbessert werden.
Durch die Benutzung einer auf weniger als 5mm Breite zugeschnittenen elastischen Graphitplatte sind bei dem erfindungsgemäßen Dichtungsmaterial die Zusammendrückbarkeit und die zulässige Torsionsgrenze erhöht und ermöglichen das Verdrillen oder Flechten, und darüber hinaus, weil die Oberfläche mit Fasern bedeckt ist, kann auch die Biege- und Gleitzähigkeit verbessert werden.
Wenn eine auf weniger als 5mm Breite zugeschnittene elastische Graphitplatte mit mindestens einem verstärkenden Faser- oder Folienmaterial laminiert wird, wird die Festigkeit noch weiter erhöht und die Dehnung gemindert. Durch Abdecken dieser Oberfläche mit der Faser kann die Biege- und Gleitzähigkeit noch weiter verbessert werden.
Durch Formen eines Stabs aus elastischen Graphitteilchen als Grundmaterial, der mindestens eine der Komponenten Kurzfaser, Gummi, Harz oder Gleitmittel enthält, kann auch die Verdrill- und Flechtbarkeit erreicht werden, und durch Zusetzen mindestens einer der Komponenten Kurzfaser, Gummi und Harz zu dem hauptsächlich aus elastischen Graphitpartikeln bestehenden Grundmaterial wird die Festigkeit erhöht und die Dehnung begrenzt. Wenn die Oberfläche weiter mit Faser bedeckt ist, können die Biege- und Gleitzähigkeit verbessert werden.
Daher kann jedes dieser Dichtungsmaterialien in einer schnurförmigen Struktur auf eine bestimmte, dem Durchmesser der Welle entsprechenden Länge zugeschnitten werden, was bisher unmöglich war, und durch Biegen dieser schnurförmigen Struktur in Ringform als Stopfbüchsendichtung verwendet werden, so daß die Einsetzbarkeit und Vielseitigkeit erheblich verbessert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Teilschnittansicht und zeigt eine erste Ausführungsform des Dichtungsmaterials;
Fig. 2 ist eine perspektivische Teilschnittansicht und zeigt eine durch rechteckiges Flechten von acht gewirkten Fäden geformte schnurförmige Dichtung unter Verwendung des Dichtungsmaterials aus Fig. 1;
Fig. 3 ist eine perspektivische Teilschnittansicht und zeigt eine verdrillte schnurförmige Dichtung, die durch Bündeln einer Vielzahl von Dichtungsmaterialien aus Fig. 1 geformt ist;
Fig. 4 ist eine perspektivische Teilschnittansicht und zeigt eine zweite Ausführungsform des Dichtungsmaterials;
Fig. 5 ist eine perspektivische Teilschnittansicht und zeigt eine durch rechteckiges Flechten von acht gewirkten Fäden geformte schnurförmige Dichtung unter Verwendung des Dichtungsmaterials aus Fig. 4;
Fig. 6 ist eine perspektivische Teilschnittansicht und zeigt eine durch Bündeln einer Vielzahl der Dichtungsmaterialien aus Fig. 4 verdrillte schnurförmige Dichtung;
Fig. 7 ist eine perspektivische Teilschnittansicht und zeigt eine dritte Ausführungsform des Dichtungsmaterials;
Fig. 8 ist eine perspektivische Teilschnittansicht und zeigt eine durch rechteckiges Flechten von acht gewirkten Fäden gebildete schnurförmige Dichtung, unter Verwendung des Dichtungsmaterials aus Fig. 7;
Fig. 9 ist eine perspektivische Teilschnittansicht und zeigt eine durch Bündeln einer Vielzahl der Dichtungsmaterialien aus Fig. 7 gebildete verdrillte schnurförmige Dichtung;
Fig. 10 ist eine perspektivische Teilschnittansicht und zeigt eine vierte Ausführungsform des Dichtungsmaterials mit einem stangenförmigen Kernmaterial.
Fig. 11 ist ein Graph und zeigt das Verhältnis zwischen der zugeschnittenen Breite einer elastischen Graphitplatte und ihrer Zusammendrückbarkeit; und
Fig. 12 ist ein Graph und zeigt des Verhältnis zwischen der zugeschnittenen Breite einer elastischen Graphitplatte und ihrer zulässigen Torsionsgrenze.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Die vorliegende Erfindung wird anhand der Zeichnungen im folgenden detailliert beschrieben.
In Fig. 1 werden von den elastischen Graphitplatten mit weniger als 1mm Dicke und weniger als 5mm Breite sechs Stück der geeignetsten elastischen Graphitplatten 1 mit 0,38mm Dicke und 3mm Breite vorbereitet, wobei die Oberfläche dieser elastischen Graphitplatten 1 .... mit gewirkten Aramid-Fasern oder Inconel-600-Fasern bedeckt ist, die einen gewirkten Faden 4 bilden und dieser gewirkte Faden 4 als Dichtungsmaterial verwendet wird.
Fig. 2 stellt eine schnurförmige Dichtung dar, bei der acht oben beschriebene Wirkfäden 4 verwendet werden, die rechtekkig zu einer schnurförmigen Struktur 5 verflochten sind und die Oberfläche der Wirkfäden 4, d.h. die Oberfläche der gewirkten Deckfasern, mit mindestens einer der Komponenten Silikonöl, geschupptes Graphit und Kleber auf Gummibasis [bzw. PTFE Polytetrafluorethylen) statt Kleber auf Gummibasis] imprägniert ist, oder vorzugsweise mit allen dreien dieser Dichtungsmittel 6 zusammen mit Zink oder Natriumnitrit als Korrosionsschutzmittel.
Die Dichtung in Fig. 3 wird durch Bündeln von sechs Wirkfäden 4 und Rollformen mit 20 Drehungen/m zum Ausbilden einer schnurförmigen Struktur 5 und Imprägnieren der Oberfläche der Wirkfäden 4, d.h. der Oberfläche der gewirkten Deckfasern mit mindestens einer der Komponenten Silikonöl, geschupptes Graphit und Kleber auf Gummibasis (oder PTFE anstatt Kleber auf Gummibasis), oder vorzugsweise mit allen dreien dieser Dichtungsmittel 6 zusammen mit Zink oder Natriumnitrit als Korrosionsschutzmittel gebildet.
Fig. 11 zeigt Versuchsergebnisse hinsichtlich des Verhältnisses zwischen zugeschnittener Breite und Zusammendrückbarkeit bei einer elastischen Graphitplatte mit einer Dicke von 0,38mm, und Fig. 12 zeigt Versuchsergebnisse bezüglich des Verhältnisses zwischen zugeschnittener Breite und zulässiger Torsionsgrenze bei einer 1m langen elastischen Graphitplatte mit einer Dicke von 0,38mm.
Aus diesen Figuren wird ersichtlich, daß die elastische Graphitplatte das Merkmal hat, daß bei einer zugeschnittenen Breite von weniger als 5mm sowohl ihre Zusammendrückbarkeit als auch ihre zulässige Torsionsgrenze merklich erhöht sind.
Diese Tatsache gewährleistet, wie in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt, eine leichte und genaue Ausbildung einer Dichtung in einer schnurförmigen Struktur 5 aus dem Dichtungsmaterial (Wirkfaden 4) mit der Oberfläche aus sechs auf eine Breite von weniger als 3mm zugeschnittenen elastischen Graphitplatten 1 mit gewirkten Aramid-Fasern oder Inconel-600-Fasern. Mit anderen Worten, das Flechten aus acht Fäden und auch das Verdrillen zu einem rechteckigen Geflecht kann zufriedenstellend ohne Bruch der elastischen Graphitplatte 1 oder des Kernmaterials, d.h. des Wirkfadens 4, ausgeführt werden. Daher kann die schnurförmige Struktur 5 leicht in einer bestimmten Länge entsprechend dem Durchmesser der Welle zugeschnitten werden, z.B. zum Gebrauch als Stopfbüchsendichtung. Das bedeutet eine erhöhte Verwendbarkeit und Vielseitigkeit.
In Fig. 4 werden von den weniger als 1mm dicken und 5mm breiten elastischen Graphitplatten 1 drei Stück der am meisten bevorzugten 0,38mm dicken und 3mm breiten elastischen Graphitplatten vorbereitet und diese drei elastischen Graphitplatten 1 .... werden abwechselnd mit vier 0,1mm dicken und 3mm breiten Bleifolien 7 zu einem Kern 3 laminiert, und die Oberfläche dieses Kerns 3 wird mit gewirkten Inconel-600-Fasern bedeckt, die einen Wirkfaden 4' bilden, der als Dichtungsmaterial verwendet wird.
Fig. 5 stellt eine schnurförmige Dichtung dar, bei der 8 der oben beschriebenen Wirkfäden 4' verwendet und rechteckig zu einer schnurförmigen Struktur 5' verflochten werden, und die Oberfläche der Wirkfäden 4', d.h. die Oberfläche der gewirkten Deckfasern, ist mit mindestens einer der Komponenten Silikonöl, geschuppter Graphit und Kleber auf Gummibasis (oder PTFE statt Kleber auf Gummibasis) imprägniert, oder vorzugsweise mit allen dieser 3 Dichtmittel zusammen mit Zink oder Natriumnitrit als Korrosionsschutzmittel.
Die Dichtung in Fig. 6 wird hergestellt durch Bündeln von sechs Wirkfäden 4' und Rollformen mit 20 Drehungen/m zur Bildung einer schnurförmigen Struktur 5', und Imprägnieren der Oberfläche der Wirkfäden 4', d.h. der Oberfläche der gewirkten Deckfasern mit mindestens einer der Komponenten Silikonöl, geschuppter Graphit und Kleber auf Gummibasis (oder PTFE statt Kleber auf Gummibasis), oder vorzugsweise mit allen dieser 3 Dichtmittel zusammen mit Zink oder Natriumnitrit als Korrosionsschutzmittel.
Aus diesem Dichtungsmaterial, das aus abwechselnd drei elastischen, auf 3mm Breite zugeschnittenen Graphitplatten 1 und vier Bleifolien 7 als Kern 3 hergestellt ist (Wirkfaden 4'), wobei die Oberfläche dieses Kerns 3 mit gewirkten Inconel- 600-Fasern bedeckt ist, kann leicht und sicher eine Dichtung in schnurförmiger Struktur hergestellt werden, wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Mit anderen Worten, das Flechten von acht Fäden zu einem rechteckigen Geflecht und auch das Verdrillen kann zufriedenstellend ohne Bruch der elastischen Graphitplatte 1 oder des Kernmaterials, d.h. des Wirkfadens 4', ausgeführt werden. Weiterhin ist die Stärke dieses Wirkfadens 4' aufgrund der bestehenden Laminierung mit der Bleifolie 7 bemerkenswert erhöht, und da die Oberfläche mit gewirkten Inconel-600-Fasern bedeckt ist, wird die Biegeleistung verbessert. Dementsprechend kann die schnurförmige Struktur 5' in eine bestimmte Länge entsprechend z.B. dem Durchmesser der Welle beim Gebrauch als Stopfbüchsendichtung zugeschnitten werden, was verbesserte Nutzbarkeit und Vielseitigkeit bedeutet.
Fig. 7 zeigt ein abgeändertes Beispiels des Dichtungsmaterials aus Fig. 4. Vier elastische, auf eine Dicke von 0,38mm und eine Breite von 3mm zugeschnittene Graphitplatten 1 und eine aus 0,15mm Φ Inconel 600 bestehende verstärkende Faser 2 sind zwischen den beiden Schichten oben und unten zu einem Kern 3 laminiert, und die Oberfläche dieses Kernstücks 3 ist mit gewirktem 0,1mm Φ Inconel-600-Fasern bedeckt und bilden einen Wirkfaden 4", der als Dichtungsmaterial eingesetzt wird.
Fig. 8 zeigt eine schnurförmige Dichtung, bei der acht oben beschriebene Wirkfäden 4" zu einer rechteckigen schnurförmigen Struktur 5" verflochten sind und die Oberfläche der Wirkfäden 4", d.h. die Oberfläche der gewirkten Deckfasern mit mindestens einer der Komponenten Silikonöl, geschuppter Graphit und Kleber auf Gummibasis (oder PTFE statt Kleber auf Gummibasis), oder vorzugsweise mit allen drei Dichtmitteln 6 zusammen mit Zink oder Natriumnitrit als Korrosionsschutzmittel imprägniert ist.
Fig. 9 zeigt eine schnurförmige Dichtung, bei der sechs Wirkfäden 4" gebündelt und mit 20 Drehungen/m zu einem Strang rollgeformt sind, der eine schnurförmige Struktur 5" bildet, wobei die Oberfläche der Wirkfäden 4", d.h. die Oberfläche der gewirkten Deckfasern mit mindestens einer der Komponenten Silikonöl, geschuppter Graphit und Kleber auf Gummibasis (oder PTFE statt Kleber auf Gummibasis), oder vorzugsweise mit diesen drei Dichtmitteln 6 zusammen mit Zink oder Natriumnitrit als Korrosionsschutzmittel imprägniert ist.
In Fig. 8 und Fig. 9 kann ebenso die schnurförmige Struktur 5" leicht und sicher durch den Wirkfaden 4" gebildet werden, und das rechteckige Verflechten von 8 Fäden und Verdrillen kann zufriedenstellend ohne Bruch der elastischen Graphitplatte 1 oder des Kernmaterials, d.h. des Wirkfadens 4", ausgeführt werden. Darüber hinaus wird die Stärke durch die verstärkende Faser 2 und gewirkte Deckfaser (Inconel 600) bemerkenswert erhöht, und die Biegsamkeit wird ebenso verbessert. Daher kann die schnurförmige Struktur 5" auf eine bestimmte Länge entsprechend des Wellendurchmessers zugeschnitten werden, z.B. beim Einsatz als Stopfbüchsendichtung, was eine verbesserte Vielseitigkeit und Nutzbarkeit bedeutet.
Fig. 10 zeigt ein Beispiels der Vorbereitung von Dichtungsmaterial, bei dem 60% elastische Graphitpartikel, 25% natürlicher Graphit als Gleitmittel, 10% Gummi und 5% Aramid-Kurzfasern verknetet sind und eine runde, feste stangenförmige Struktur 8 mit 3mm Φ mit einer Strangpreß-Formmaschine geformt wird, wobei die Oberfläche dieser stangenförmigen Struktur 8 mit 0,1mm Φ Inconel-600-Fasern zur Bildung eines Wirkfadens 4"' umwirkt ist, der als Dichtungsmaterial eingesetzt wird.
Aus einem solchen Dichtungsmaterial, d.h. dem Wirkfaden 4"', kann durch rechteckiges Verflechten von acht Wirkfaden 4"' und durch Imprägnieren der Oberfläche der Wirkfaden 4"' mit mindestens einer der Komponenten Silikonöl, geschuppter Graphit und Kleber auf Gummibasis (oder PTFE statt Kleber auf Gummibasis), oder vorzugsweise mit diesen drei Dichtmitteln 6 zusammen mit Zink oder Natriumnitrit als Korrosionsschutzmittel eine schnurförmige Dichtung gebildet werden, die dieselbe schnurförmige Struktur wie in Fig. 5 hat,
Es ist auch möglich, eine schnurförmige Dichtung durch Bündeln von sechs Wirkfaden 4"' Rollformen mit 20 Drehungen/m zu einem Strang und durch Imprägnieren der Oberfläche der Wirkfäden 4"' mit mindestens einer der Komponenten Silikonöl, geschuppter Graphit und Kleber auf Gummibasis (oder PTFE statt Kleber auf Gummibasis), oder vorzugsweise mit diesen drei Dichtmitteln 6 zusammen mit Zink oder Natriumnitrit als Korrosionsschutzmittel zu einer schnurförmigen Struktur wie in Fig. 6 zu formen.
Mit anderen Worten, es ist möglich, sogar aus dem oben beschriebenen Dichtungsmaterial (Wirkfaden 4"') leicht und sicher eine schnurförmige Dichtung zu bilden, und rechteckiges Verflechten von acht Fäden oder Verdrillen der Wirkfaden 4"' .... kann zufriedenstellend ohne Bruch der hauptsächlich aus elastischen Graphitpartikeln oder dem Kernmaterial, d.h. den Wirkfaden 4"' bestehenden stangenförmigen Struktur 8 ausgeführt werden. Da Gummi und Aramid-Kurzfasern verknetet werden, ist die Belastbarkeit deutlich erhöht und die Biegsamkeit verbessert, und diese schnurförmige Dichtung kann auf eine bestimmte Länge entsprechend dem Wellendurchmesser zugeschnitten werden, z.B. beim Einsatz als Stopfbüchsendichtung, was eine verbesserte Vielseitigkeit und Nutzbarkeit bedeutet.
Als verstärkende Faser 2 und Deckfaser wird in den obigen Ausführungsformen Inconel 600 von 1,0mm Φ verwendet; das ist nicht einschränkend, es können auch je nach Verwendungszweck andere Materialien eingesetzt werden, z.B. Metallfasern wie Monel und rostfreier Stahl, anorganische Fasern wie Asbest, Keramikfaser, Glasfaser und Kohlenstoffaser, sowie organische Fasern wie Baumwolle, Reyon, Phenol, Aramid, PBI (Polybenzimidazol), PTFE (Polytetrafluorethylen), PEI (Polyetherimid), PPS (Polyphenylensulfit) und PEEK (Polyetheretherketon).
In dem Beispiel wird als Folienmaterial 1,0mm dicke Bleifolie verwendet, aber auch Metallfolien wie Kupfer und Aluminium, Impulsblech, PBI-Folie, PTFE-Folie, PEI-Folie, PSS-Folie und andere können je nach Verwendungszweck eingesetzt werden.
Als mit den elastischen Graphitpartikeln zu verknetende Kurzfaser wurde in der obigen Ausführungsform Aramidkurzfaser verwendet; das ist aber nicht einschränkend, es können je nach Verwendungszweck auch andere Materialien, wie z.B. Metallkurzfasern wie Inconel, Monel und rostfreier Stahl, anorganische Fasern wie Asbest, Keramikfaser, Glasfaser und Kohlenstoffasern, und organische Fasern wie Baumwolle, Reyon, Phenol, Aramid, PBI, PTFE, PEI, PPS und PEEK eingesetzt werden. Als Gummi können Nitrilkautschuk, Chloroprenkautschuk, Fluorkautschuk, und andere selektiv eingesetzt werden, und als Beispiele für Kunstharze sind besonders Phenolharz und Epoxidharz zu erwähnen. Als Gleitmittel können neben dem vorgenannten Naturgraphit auch aufgeschäumter Graphit, Glimmer, Petroleumwachse und andere, je nach Verwendungszweck, eingesetzt werden.
In dem dargestellten Beispiel wird die feste Stangenstruktur 8 durch Strangpressen eines hauptsächlich aus elastischen Graphitpartikeln bestehenden Materialgemisch geformt, aber die stangenförmige Struktur 8 kann mit einem runden, festen Querschnitt auch gebildet werden durch Runden einer weniger als 5mm breiten elastischen Graphitplatte, oder eine auf rechteckige Form zugeschnittene elastische Graphitplatte mit weniger als 5mm Breite kann mit mindestens einer der Komponenten Kurzfaser, Gummi und Harz gemischt und zu einem runden, festen Querschnitt geformt werden.
In den obigen Ausführungsformen werden die Wirkfäden 4, 4', 4" und 4"' durch Bündeln und Verdrillen oder Flechten einer Vielzahl von Fäden hergestellt es ist aber auch möglich, eine Stopfbüchsendichtung durch Verdrillen eines einzelnen Wirkfadens 4, 4', 4" oder 4"' herzustellen, so daß diese an die Maße und Zusammensetzung des Wellendichtungsteils angepaßt ist.
Die Wirkfäden 4, 4', 4" und 4"' in den vorgenannten Ausführungsformen sind rechteckig verflochten, können aber ebenso durch einfachen Isolierschlauchstich oder Gitterflechten verwoben werden.
Zur Herstellung der Deckfaserumhüllung können neben der oben dargestellten Wirkart auch einfacher Isolierschlauchstich, Isolierschlauchwirken oder Isolierschlauchweben verwendet werden.
Die gemessenen Daten der gewirkten Fäden sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Anwendung bei Fertigung Eigenschaften Verarbeitbarkeit Kern Oberflächendecke Material Vorgang Festigkeit kg Dehnung % Verdrillen Verflechten Entsprechend Fig 1. dieser Erfindung Entsprechend Fig 7. dieser Erfindung Entsprechend Fig 4. dieser Erfindung Formpressen von elastichem Graphitstaub 3mm Φ Entsprechend Fig 10. dieser Erfindung Laminieren Strangpressen Kneten, Strangpressen Aramid (gesponnenes Garn) Count 20 Inconel 600 0,1 mm Φ Wirken möglich unmöglich
Wie aus Abbildung 1 ersichtlich, haben die erfindungsgemäßen Dichtungsmaterialien Nr. 1, Nr. 2, Nr. 3, Nr. 4 und Nr. 6 im Vergleich zum Dichtungsmaterial Nr. 5 eine höhere Festigkeit und geringere Dehnbarkeit, und es ist auch bekannt, daß Verdrillen und Flechten zufriedenstellend ausgeführt werden können.
In den oben genannten Ausführungsformen wird erklärt, daß die Wirkfäden 4, 4', 4" und 4"' zum Einsatz als Stopfbüchsendichtung geflochten werden; sie sind aber nicht auf Stopfbüchsendichtungen beschränkt; durch Bandstich oder Plattstich der Wirkfäden 4, 4', 4" und 4"' können sie auch als Dichtung zwischen statischen Gliedern eingesetzt werden; in diesem Fall wird auch der gleiche Effekt wie bei der Herstellung einer Stopfbüchsendichtung erzielt.

MÖGLICHKEIT DES GEWERBLICHEN EINSATZES

Da das erfindungsgemäße Dichtungsmaterial und die Dichtungen aus elastischem Graphit bestehen, ist es nicht erforderlich, für jede Welle unterschiedlicher Durchmesser jeweils gesonderte Dichtungen herzustellen; Biegefestigkeit und Zähigkeit sind verbessert; das Material läßt sich bevorzugt für Stopfbüchsen, aber auch für statische Glieder einsetzen.

Claims

1. Ein Dichtungsmaterial für Stopfbüchsen oder ähnliche Elemente, enthaltend elastische Graphitplatten, wobei die elastische Graphitplatte entweder eine einzelne Platte oder eine laminierte Struktur ist, dadurch gekennzeichnet, daß

die Graphitplatten eine Breite von weniger als 5mm haben;

diese Graphitplatte bzw. laminierte Struktur mit einer Faser abgedeckt ist, die einen Faden (4) bildet, wobei mehrere dieser Fäden (4) eine schnurförmige Struktur (5) bilden;

die Deckfaser mit Oberflächen-Behandlungsmaterial imprägniert ist, im einzelnen mit Graphitstaub, Silikonöl, Kleber auf Gummibasis oder PTFE, und

die Oberfläche der Deckfasern mit Zink oder Natriumnitrit als Korrosionsschutzmittel imprägniert sind.

2. Ein Dichtungsmaterial gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Deckfasern gewirkt, mit Tunnelplattstich, isolierschlauchgewirkt oder schlauchförmig gewebt verarbeitet sind.

3. Ein Dichtungsmaterial gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Dicke der elastischen Graphitplatte weniger als 1mm beträgt.

4. Ein Dichtungsmaterial gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

die Deckfasern aus einem aus den Metallfasern Inconel, Monel und rostfreiem Stahl, aus anorganischen Fasern wie Asbest, Keramikfaser, Glasfaser und Kohlenstoffaser, und aus organischen Fasern wie Baumwolle, Reyon, Phenol, Aramid, PBI, PTFE, PEI, PPS und PEEK ausgewählten Material bestehen.

5. Ein Dichtungsmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die schnurförmige Struktur (5) durch Verdrillen entweder eines einzelnen oder mehrerer Stücke gebildet wird.

6. Ein Dichtungsmaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die schnurförmige Struktur (5) durch rechteckiges Verflechten, Tunnelplattstich, Gitterwirken, Bandweben oder Plattstich und Flechten gebildet wird.

7. Ein Dichtungsmaterial für Stopfbüchsen und ähnliche Elemente, enthaltend eine Vielzahl übereinander angeordneter elastischer Graphitplatten (1), dadurch gekennzeichnet, daß

die Graphitplatten nicht breiter als 5mm sind und mit einer verstärkenden Faser oder Folienmaterial laminiert sind und eine laminierte Struktur (3) bilden, wobei diese laminierte Struktur (3) mit Fasermaterial bedeckt ist, um einen Faden (4) zu bilden, und mehrere dieser Fäden (4) zu einer schnurförmigen Struktur (5) ausgebildet sind.

8. Ein Dichtungsmaterial gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

die verstärkenden Fasern aus einem beliebigen, aus Metallfasern wie Inconel, Monel und rostfreiem Stahl, aus anorganischen Fasern wie Asbest, Keramikfaser, Glasfaser und Kohlenstoffaser, und aus organischen Fasern wie Baumwolle, Reyon, Phenol, Aramid, PBI, PTFE, PEI, PPS und PEEK ausgewählten Material bestehen.

9. Ein Dichtungsmaterial gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

das Folienmaterial eine Metallfolie aus Blei, Kupfer oder Aluminium, oder eine nichtmetallische Folie wie aus Pulp, Aramid, PTFE, PEI, PPS und PEEK ist.

10. Ein Dichtungsmaterial gemäß wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß

die Deckfasern aus einem beliebigen, aus Metallfasern wie Inconel, Monel und rostfreiem Stahl, aus anorganischen Fasern wie Asbest, Keramikfaser, Glasfaser und Kohlenstoffaser, und aus organischen Fasern wie Baumwolle, Reyon, Phenol, Aramid, PBI, PTFE, PEI, PPS und PEEK ausgewählten Material bestehen.

11. Ein Dichtungsmaterial gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß

die Deckfasern gewirkt, mit Tunnelplattstich, isolierschlauchgewirkt oder schlauchförmig gewebt sind.

12. Ein Dichtungsmaterial gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß

die Dicke der elastischen Graphitplatten kleiner als 1mm ist.

13. Ein Dichtungsmaterial gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß

die Anzahl der Graphitplatten zwischen 1 und 10 beträgt.

14. Ein Dichtungsmaterial gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß

abwechselnd elastische Graphitplatten und Faser oder Folienmaterial übereinandergelegt werden.

15. Ein Dichtungsmaterial gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß

die schnurförmige Struktur (5) entweder durch Verdrillen eines einzelnen oder eines Bündels mehrerer Stücke gebildet wird.

16. Ein Dichtungsmaterial gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß

17. Ein Dichtungsmaterial gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Oberflächenbehandlung mit Graphitstaub, Silikonöl, Kleber auf Gummibasis oder PTFE durchgeführt wird.

18. Ein Dichtungsmaterial gemäß mindestens einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß

entweder Zink oder Natriumnitrit als Korrosionsschutzmittel verwendet werden.

19. Ein Dichtungsmaterial für Stopfbüchsen oder ähnliche Elemente aus elastischem Graphitplattenmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß

das Graphitplattenmaterial eine Breite von weniger als 5mm hat, und

das Graphitmaterial mit Kurzfaser, Gummi, oder Harzmaterial und Gleitmaterial zur Bildung einer stangenförmigen Struktur (8) gemischt ist, wobei diese stangenförmige Struktur (8) mit Fasermaterial bedeckt ist und einen Faden (4') bildet, aus dem eine schnurförmige Struktur gebildet wird.

20. Ein Dichtungsmaterial gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß

die Kurzfasern Material beinhalten, das aus Metallfasern wie Inconel, Monel und rostfreiem Stahl, aus anorganischen Fasern wie Asbest, Keramikfaser, Glasfaser und Kohlenstoffaser, und aus organischen Fasern wie Baumwolle, Reyon, Phenol, Aramid, PBI, PTFE, PEI, PPS und PEEK ausgewählten Material bestehen,

der Gummi aus Nitrilkautschuk, Chloroprenkautschuk und Fluorkautschuk ausgewählt ist,

das Harz aus Phenolharz und Epoxidharz ausgewählt ist, und

das Gleitmittel aus natürlichem Graphit, aufgeschämtem Graphit, Glimmer und Petroleumwachs ausgewählt ist.

21. Ein Dichtungsmaterial gemäß Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß

es verstärkende Fasern enthält, die aus ausgewählten Metallfasern wie Inconel, Monel und rostfreiem Stahl, anorganischen Fasern wie Asbest, Keramikfaser, Glasfaser und Kohlenstoffaser, und organischen Fasern wie Baumwolle, Reyon, Phenol, Aramid, PBI, PTFE, PEI, PPS und PEEK bestehen.

22. Ein Dichtungsmaterial gemäß mindestens einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß

die Deckfasern gewirkt, mit Tunnelplattstich, isolierschlauchgewirkt oder schlauchgewoben sind.

23. Ein Dichtungsmaterial gemäß mindestens einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß

24. Ein Dichtungsmaterial gemäß mindestens einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß

die schnurförmige Struktur (5) durch rechteckiges Verflechten, Tunnelplattstich, Gittergewirk, Bandweben oder Plattstich und Flechten gebildet wird.

25. Ein Dichtungsmaterial gemäß mindestens einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß

als Material zur Oberflächenbehandlung Graphitstaub, Silikonöl, Kleber auf Gummibasis oder PTFE verwendet werden.

26. Ein Dichtungsmaterial gemäß mindestens einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß

entweder Zink oder Natriumnitrit als Korrosionsschutzmittel verwendet werden.

27. Ein Dichtungsmaterial gemäß mindestens einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß

die stangenförmige Struktur fest ist und einen kreisrunden Querschnitt aufweist.