CN100339615C - 密封填料件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种作为一个静止和一个运动的机械件之间环形缝隙中的可压缩密封元件的、由一种用一有效物料特别是聚四氟乙烯(PTFE)浸渍过的无纺织物制成的密封填料件，其中所述密封元件(1)包括至少两个径向相互包缠并相互压紧的由一种用有效物料浸渍的无纺织物带制成的层。

Description

密封填料件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种作为可压入到一个静止和一个运动的机械件之间环形缝隙中的密封元件的、由一种用一有效/活性物料，特别是聚四氟乙烯(PTFE)浸渍过的无纺织物制成的密封填料件(Stopfbuchspackung)，以及一种制造该密封填料件的方法。
密封填料件通常由专门的绳状织物或编织物环、挤出环或压制环组成。主要使用石墨、PTFE、纤维材料、碳、金属或这些材料相应的组合作为填料。其中纤维材料还可以设有特殊的浸渍剂。对于要求在高温下同时具有高化学稳定性和好的密封和摩擦性能的密封填料件，PTFE可以用作原材料。但特别是当用PTFE纱线编织成一绳状密封织物时，PTFE密封填料件的制造相对昂贵。
背景技术
由DE 4423043 C2已知由环形片形成的密封填料件，该环形片由可压缩的织物幅裁切而成并用一种有效物料例如PTFE固体颗粒浸渍过。该环形片在浸渍后在约105℃的温度下烘干，然后在一挤压装置中挤压成一密封体。以这种方式可以实现一种在低摩擦力矩和小泄漏同时具有高耐热性的密封填料件。一种用PTFE浸渍过的无纺织物也可以作为织物平面构型物品应用在该密封填料件中。由于在所述环形片的裁切中产生很多废料，这种制造方法是不经济的。通过相互叠放单个的环形片形成的水平分层面结构(Schichtebene)也会在密封填料件和所属轴之间形成不均匀的密封面。
发明内容
本发明的目的在于，设计一种在具有很好的摩擦性能的同时具有高密封性能的密封填料件。
根据本发明的上述目的以一种开头所述类型的密封填料件这样实现，即所述密封元件包括至少两个径向相互包缠并相互压紧的由一种用有效物料浸渍的无纺织物带制成的层。代替轴向相互叠放并压制成的环形片，根据本发明使用一种沿径向包缠成多个层并随后进行挤压的无纺织物带。当将无纺织物带沿径向分层设置时，可在挤压过程中实现很好的密封材料内部致密性，同时浸渍过的无纺织物带之间具有很好的相互钩结。同时已经确定，在挤压时吸收在无纺织物带内的有效浸渍物料被部分地压到密封元件的表面，这样有限浸渍物料在此处的堆积形成一特别光滑的表面。由此形成一具有最佳密封和摩擦性能的特别平整和无表面构造的密封表面。
在实施本发明时，如果无纺织物带第一层的包缠始端和最后一层的包缠终端以其切边相应地重叠放置，以使在完成挤压的密封元件上不会出现变厚的部分或类似物，则是有利的。其中如果切边具有向渐收(auslaufend)的倾斜部并以这种方式在包缠过程中就在整个周向上形成均匀的厚度，则是特别有利的。层数在至少2到最多200之间变化。
为了实现尽可能高地接纳有效浸渍物料，如果无纺织物具有高的开口性(Offenheit)和渗透性/多孔性(Porsitt)，则是有利的。这可以由此实现，即所述无纺织物是一种机械连接的、纤维长为3到20mm且面密度为20到200g/m2的芳族聚酰胺纤维制成的无纺织物。在此，短的纤维长度导致强渗透性。芳族聚酰胺纤维特别适合于在高温下使用。但是也可以代替芳族聚酰胺纤维使用各种不同的例如具有高强度和适于高温应用的纤维或纤维混合物。无纺织物的结合是机械式实现的，例如通过喷水固着或针刺加固法(Nadeln)。
由于机械式固着与一种化学结合相反，在高温下也具有高稳定性，因此是具有重要意义的。
为了制造这种作为一个静止和一个运动的机械元件之间环形缝隙的密封元件的、由一种用一种有效物料，特别是PTFE浸渍的无纺织物制成的密封填料件，使用一种方法，在该方法中用一种有效物料浸渍一种机械连接的由纤维长度为3到100mm的纤维制成的无纺织物幅，接下来对该无纺织物进行烘干，然后将其剪切成单个的其宽度为所述密封元件预定的厚度的1.5到5倍的切断的无纺织物带；并且在该方法中，将单个的所述无纺织物带分别包缠在一芯杆上并在一挤压装置中将其挤压成所述密封元件。无纺织物带的宽度根据以后的情况确定，特别是根据密封填料件的密封元件应该具有的硬度。沿挤压方向的挤压压力也取决于此(硬度)。希望密封元件的硬度越高，选择的挤压压力也越高，无纺织物带的宽度也越大。
所述无纺织物幅本身具有≤2.5mm，优选地为0.5到1.25mm的厚度。浸渍浴的持续时间取决于希望的浸渍程度和所使用的有效物料。该有效物料优选地由一种含水的PTFE悬浮液或一种含水的带有填充剂PTFE悬浮液制成。
按照本发明的一种实施方案，所述无纺织物由其它的由聚酰亚胺(PI)、聚苯并咪唑(PBI)、聚酯(PES)、玻璃纤维(GF)或芳族聚酰胺纤维(AF)制成的纤维或纤维混合制成
另外，按照本发明的一种实施方案，所述有效物料由一种带有其它填充剂的油脂-石墨混合物制成。
按照本发明的又一种实施方案，所述有效物料优选地由一种带有填充剂的弹性体粘结剂制成。
为了防止浸渍的滴出，浸渍过的无纺织物幅的烘干优选地以约30到300℃的温度在一直通式炉/连续式炉(Durchlaufofen)中进行。
通常将所述无纺织物幅浸渍至最大的饱和度，即至95-98％有效物料的含量份额。但是例如出于相对于密封性能的耐用性的原因，在密封元件中较高的纤维成分份额也可以是符合期望的。为了实现这一点同时也为了达到有效物料在密封元件中特别好的分布，可以在一连接在后面的脱料工段(Abstreifstrecke)中在两个辊子之间再次将浸渍剂部分地从无纺织物幅中挤压出来。
挤压装置中轴向的挤压压力为5到50MPa。通过实验已经可以确定，这个挤压压力可以形成好的密封材料内部致密性，同时还实现了浸渍过的无纺织物带符合材料特性的好的相互连接。挤压的持续时间根据希望的致密程度为几秒钟到2分钟。较高的挤压压力通常会形成很硬的密封元件，该密封元件在以后面的在密封空间内的安装中需要很高的轴封推压力(Stopfbuchsbrillenkraft)以用于密封。
在一些特殊的使用情况下已经表明，对挤压过的密封元件以较高的温度和较高的压力进行一个烧结处理或者使其交联是有利的。除此以外，为了达到更好的摩擦性能，必要时也可以使用润滑剂浸渍所述密封件。
附图说明
在附图中示出所述密封元件以及用于其制造的挤压装置。
其中：
图1示出一密封元件的俯视图，
图2示出根据图1的密封元件的横截面，和
图3示出已放入密封元件的挤压装置的剖视图。
具体实施方式
图1示出的是用作密封填料件的密封元件1的俯视图。该密封元件1包括三个径向相互包缠的由一种用一种有效物料浸渍的无纺织物带制成的层2、3和4。无纺织物带的第一层2的包缠始端10和最后层4的包缠终端11以其切边12和13相互重叠放置。所述切边12和13设有渐收的倾斜部。参考标号14表示一个穿过密封元件1的切割面。在这个(切割面的)位置密封元件1被轴向分割开，以通过可以将密封元件1向外弯开，使其便于从侧向套上待密封的轴。
图2示出一个按图1中A-A线穿过密封元件1的剖面。其中可见径向的单个层2、3和4。
图3示出挤压装置20，在该装置中挤压浸渍过的已准备好的密封元件1。该挤压装置20包括一个具有一个芯体22和一个壳体23的凹模21和一个冲头24。在芯体22和壳体23之间的空间25内嵌入当前情况下如图中左侧所示的由层2到8组成的密封元件1。此后将冲头24沿图中箭头26和27所示的方向轴向压入空间25中。如图中右侧所示，这会造成所述密封元件1的压缩。这种轴向的挤压造成，密封元件1的内层2和外层8在其内或外表面得到一特别光滑的结构。这(种结构)对于以后作为密封填料件的密封过程是重要的。同时，如图中通过层3到7的锯齿形结构所示，各层之间实现了很好的相互钩结。在挤压过程之后从挤压装置20中取出密封元件1，并可以作为密封填料件投入使用。

Claims (17)

1.制造作为可压入一个静止和一个运动机械元件之间环形缝隙的密封元件的、由一种用一种有效物料浸渍并且干燥的无纺织物制成的密封填料件的方法，其特征在于，使用由纤维长度为3到100mm且面密度为20到200g/m2的纤维制成的机械连接的无纺织物幅，用有效物料对所述无纺织物幅进行浸渍并进行烘干，然后将其裁切成单个的其宽度为所述密封元件预定的厚度的1.5到5倍的切断的无纺织物带；将所述无纺织物带在径向包缠在一芯杆上并在一挤压装置(20)中将其挤压成所述密封元件(1)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述纤维为芳族聚酰胺纤维。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述无纺织物由其它的由聚酰亚胺(PI)、聚苯并咪唑(PBI)、聚酯(PES)、玻璃纤维(GF)或芳族聚酰胺纤维(AF)制成的纤维或纤维混合制成。
4.根据权利要求1到3中任一项的方法，其特征在于，所述无纺织物幅具有≤2.5mm的厚度。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，所述无纺织物幅具有0.5到1.25mm的厚度。
6.根据权利要求1到3中任一项的方法，其特征在于，所述有效物料由一种含水的PTFE悬浮液或一种含水的带有填充剂的PTFE悬浮液制成。
7.根据权利要求1到3中任一项的方法，其特征在于，所述有效物料由一种带有其它填充剂的油脂-石墨混合物制成。
8.根据权利要求1到3中任一项的方法，其特征在于，所述有效物料由一种带有填充剂的弹性体粘结剂制成。
9.根据权利要求1到3中任一项的方法，其特征在于，在一连续式炉中以30到300℃的温度进行浸渍过的所述无纺织物幅的烘干。
10.根据权利要求1到3中任一项的方法，其特征在于，所述挤压装置中的挤压压力为5到50MPa。
11.根据权利要求1到3中任一项的方法，其特征在于，在施加更高的温度和更高的压力时对挤压过的所述密封元件进行烧结处理或使其交联。
12.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述有效物料是聚四氟乙烯PTFE。
13.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述无纺织物幅的纤维长度为3到20mm。
14.一种按权利要求1-13之一的方法制造的作为可压入一个静止和一个运动的机械件之间环形缝隙中的密封元件的、由一种用有效物料浸渍过的无纺织物制成的密封填料件，其特征在于，所述密封元件(1)包括至少两个径向相互包缠并在轴向上相互压紧的由用有效物料浸渍的无纺织物带制成的层，所述无纺织物是一种机械结合的、纤维长为3到100mm且面密度为20到200g/m2的无纺织物，其中所述机械式结合是通过喷水加固或者针刺法机械加固实现的。
15.根据权利要求14的密封填料件，其特征在于，所述无纺织物带的第一层(2)的包缠始端(10)和最后一层(4)的包缠终端(11)以其切边(12、13)相应地重叠放置并且所述切边(12、13)具有渐收的倾斜部。
16.根据权利要求14的密封填料件，其特征在于，所述无纺织物的纤维长为3到20mm。
17.根据权利要求14的密封填料件，其特征在于，所述有效物料是聚四氟乙烯(PTFE)。
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