DE2036657A1

DE2036657A1 - Dichtungskörper und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2036657A1
Application number: DE19702036657
Authority: DE
Inventors: David Philip Framingham Mass. Glynn (V.StA.). P
Original assignee: Federal Mogul LLC
Current assignee: Federal Mogul LLC
Priority date: 1969-10-22
Filing date: 1970-07-23
Publication date: 1971-04-29
Also published as: SE352427B; ES382959A1; NL7012189A; GB1279033A; FR2065899A5; BE755773A

Description

Patentanwälte Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. Ing. H. Hauck Dijil. Phys. W. Sdro

*15M

Tel. 5 38 OS 86

Federal-Mogul Corporation ·,

26555 Northwestern Highway 20. Juli 1970 j

Southfield, Michigan, USA Anwaltsakte M-1237 !

Dichtungskörper und Verfahren zu seiner Herstellung j Beim Fertigen von Dichtungsverbindungen besteht die letztmögliche j

Aufgabe darin, ein Gefüge zu schaffen, welches vollkommen ist, [ also nicht die Wirkung von einzelnen Verbindungselementen zueinander aufweist. Angesichts der Tatsache, daß dieseAufgabe in der Praxis niemals vollständig gelöst wurde, sind verschiedene Verbindungskörper und Druckdichtungsmaterialien verwendet und vorgeschlagen worden, um Verbindungen mit zufriedenstellenden Eigenschaften und je nach Gebrauch vertretbaren Kosten zu schaffen.Wenn eine starre, nahezu vollständige Verbindung erforderlich ist werdeji gewöhnlich verhältnismäßig schwere, genau bearbeitete Flanschkörper verwendet, zwischen welchen eine dünne, im wesentlichen nicht j zusammendrückbare Dichtung eingesetzt und mit mehreren, schweren Befestigungskörpern zusammengeklemmt wird. Verbindungen dieser Bauart sind jedoch verhältnismäßig teuer. Wenn die Erfordernisse an Verbindungen weniger streng sind können weniger starre Flanschkörper mit weniger genau bearbeiteten Flächenteilen in Kombination mit einem dickeren, stärker zusammendrückbaren Dichtungsmaterial

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verwendet werden, um eine billigere Verbindung zu schaffen. Diese Verbindung weist jedoch eine geringere Festigkeit und schlechtere Dichtungseigenschaften auf. Ein weiteres Problem, welches gewöhnlich bei Verwendung verhältnismäßig dicker, zusammendzückbarer Dichtungsmaterialien auftritt, besteht in dem zunehmenden Verlust ■ der Zugspannung an Flanschbolzen bzw. an Befestigungselementen wähirend längeren Gebrauches. Dies führt natürlich zu abnehmender ^; Festigkeit der Verbindung als auch zur Wahrscheinlichkeit einer Leckage.

Wenn eine derartige Abnahme der Zugkraft nicht hingenommen werden kann, sind verhältnismäßig teuere Verbindungen erforderlich. Diese·

j weisen genau gefertigte und aufeinander abgestimmte Flächenteile und einen dünnen, verhältnismäßig schwach zusammendrückbaren Dichtungskörper auf. Wahlweise können die Flächen der Flansche mit Muten zur Aufnahme eines zusammendrückbaren O-Rings versehen werden;

! der O-Ring wird beim Anziehen der Flansch-Befestigungskörper ver- :

formt und bildet eine geeignete Dichtung. Die Fertigung der zur geeigneten Plazierung der O-Ringdichtkörper dienenden Nuten in ^! der Fläche der Flansche ist jedoch zeit- und kostenaufwendig. Um ' diese teuere Bearbeitung der Flanschkörper au vermeiden wurden metallische Dichtungskörper mit eingegossenen O-Ringen aus Gummi oder miteinander verbundener Dichtungselemente vorgeschlagen, um ;

! die Dichtungen genau bezüglich einer abzudichtenden Verbindung ausi-

zurichten. Obwohl derartig zusammengesetzte Dichtungen \firksam ;

sind, haben sie wegen ihrer verhältnismäßig hohen Kosten keine I weite Verbreitung gefunden, und zwar insbesondere angesichts der erforderlichen Werkzeuge und Gerätschaften, um die Vielzahl ver- ■

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schiedener Formen zur Herstellung der Dichtungskörper verschiede-', ner Größe zu schaffen.

Die Dichtungskörper nach der vorliegenden Erfindung werden den ge-i nannten Problemen gerecht, sind billig in der Herstellung und sind! zur Fertigung im wesentlichen starrer Dichtungsverbindungen geeig-i net. Durch das Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung können die erfindungsgemäßen Dichtungskörper in einer nahezu unbegrenzten Vielzahl innerer Größe und Gestaltung gefertigt werden.

Die beschriebenen Vorteile werden durch einen Dichtungskörper erzielt, welcher eine verformbare Basis von verhältnismäßig geringer, gleichförmiger Dichte und einen verformbaren, elastischen bzw. elastomeren Wulstkörper aufweist. Dieser Wulstkörper ist an bestimmten Bereichen in einem gewünschten Muster an wenigstens einer Seite der Basis angebracht. Die Basis selbst ist normalerweise mit einer oder mit mehreren öffnungen versehen, wobei diese öffnungen !. mit den Bolzenbohrungen der abzudichtenden Flanschkörper zusammen-! fallen. Darüber hinaus können eine oder mehrere öffnungen in mitti-¹ ger Lage an der Basis vorgesehen sein.

Der elastisch verformbare Wulstkörper kann in diskontinuierlicher oder kontinuierlicher,geschlossener Form um die öffnungen der Dichtung gelegt werden, um die gewünschte Dichtwirkung zuerzielen. Der Wulstkörper erstreckt sich dabei von der Ebene der Basis nach außen und liegt an der gegenüberliegenden Flanschfläche der abzudichtenden Verbindung an.

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Nachjdem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können die zusammengesetzten Dichtungskörper nach der vorliegenden Erfindung in einer nahezu unbegrenzten Vielzahl von Größen und Formen gefertigt werden, indem ein kontinuierlicher Streifen des Basismaterials mit einem gewünschten Muster des elastischen Wulstkörpers bedruckt wird, wonach die einzelnen Dichtungskörper vom streifen abgetrennt werden. Wahlweise können einzelne Abschnitte geeigneter Ausgestaltung von

Basismaterial abgeschnitten bzw. abgetrennt und in Bearbeitungsvor-' en

richtung/fixiert werden. Diese weisen eine relativ zum Dichtungskörper bewegbare Düse auf, durch welche der elastische Wulstkörper in

ewünschter Weise, gesteuert durch einen Pantographenmechanismus, aufgetragen wird. Der Pantographenmechanismus weist eine Schablone des aufzutragenden Wulstkörpermusters auf. Nach dem Auftragen des elastischen Wulstkörpers an der Basis unterzieht man den zusammenesetzten Dichtungskörper einer Behandlung, um den Wulstkörper zu ;rocknen und/oder auszuhärten und ihn an der Basis abzubinden.

Die Erfindung wurde in einer Dichtung verwirklicht, welche eine Bais von i-m wesentlichen gleichförmiger Dicke und Verformbarkeit aufweist. Die Basis 1st in gewünschtem Muster geschnitten und ist mit sinem elastischen, verformbaren Wulstkörper auf wenigstens einer Seite ausgestattet. Der Wulstkörper besitzt beliebige, gewünschte Form und erstreckt sich von der Fläche der Basis nach außen.

lusführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind anhand der bei· efügten Zeichnungen erläutert.

?ig. 1 der Zeichnungen ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Dichtung;

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Pig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Linie 2-2 durch . einen Teil des in Fig. 1 dargestellten,zusammengesetzten Dichtungskörpers;

jpig. J5 ist eine Draufsicht auf eine weiterentwickelte, zusammen-■ gesetzte Dichtung mit diskontinuierlichen und kontinuier-

: " liehen, elastischen Wulstkörpern auf einer Seite der Basisj

|pig. 4 ist eine schematische Teilperspektivansicht eines Gerätes

zum Auftragen eines elastischen Wulstkörpers in Kreisform : auf einen Dichtungskörper der in Pig. I dargestellten Art;

;Fig. 5 ist eine schematische Seitenansicht eines Herstellungsverfahrens, durch welches ein Streifen des Basismaterials kon- ^: tinuierlich mit einem gewünschten Muster des elastischen : Wulstkörpers bedruckt wird, wonach die Dichtungskörper vom Streifen abgeschnitten werden;

Fig. 6 ist eine schematisehe Seitenansicht eines weiteren Gerätes

, unter Verwendung eines Pantographenmechanismus zum Auftragen des elastis dien bzw. elastomeren Wulstkörpers auf be-

\ reits geschnittenen Abschnitten des Basismaterials gewünschter Form.

In den Fign. 1 und 2 der Zeichnungen ist ein aus einer Basis 12 und aus einem elastischen Wulst 14 bestehender Dichtungskörper 10 dargestellt. Der Wulst 14 ist auf einer Seite der Basis konzentrisch bezüglich einer kreisförmigen öffnung 16 befestigt. Die öffnung ,erstreckt sich dabei durch die Mitte der Basis 12. Der Dichtungs- ^:

körper 10 ist an seinen Ecken mit vier öffnungen 18 ausgestattet, · ¹ - 6 .- ■

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durch welche sich die Schäfte von Befestigungselementen, so Bolzen, erstrecken, wenn die Dichtung zwischen zwei Planschen einer Verbindung eingeklemmt ist. Bei der in pig.l der Zeichnungen dargestellten Ausführungsform ist der elastomere bzw. elastische Wulst 14 von im wesentlichen kreisförmiger Ausgestaltung und ist etwas innerhalb der Kante der kreisförmigen öffnung 16 an der Basis angeordnet. Wie sich aus Fig. 2 der Zeichnungen ergibt erstreckt sich der elastomere Wulst von der Ebene der Basis nach außen und ist in konvexem Querschnitt ausgebildet, so wie der in der Zeichnung dargestellten, im wesentlichen halbkreisförmigen Form.

Die Basis ist verhältnismäßig dünn und ist von gleichförmiger Dicke und Verformbarkeit auf dem gesamten Körper. Die Basis dient nicht nur als Träger für den elastischen Wulst und ermöglicht die genaue Ausrichtung des Wulstkörpers zwischen den Flanschen der abzudichtenden Verbindung, sondern erfüllt eine sekundäre Dichtungsfunktion, ändern die am Wulst angelegte Last ohne beträchtliche Dämpfung auf die gegenüberliegende Seite der Basis übertragen wird, wobei man eine wirksame Abdichtung auf derjenigen Flanschfläche erzielt, die ι nicht in direktem Kontakt mit dem elastischen Wulst ist. Um eine zufriädenstellende Abdichtung der Flanschbereiche schlechter oder mäßiger Oberflächenbearbeitung und Flachheit zu erzielen sollte die Höhe des elastischen Wulstes unter Berücksichtigung der Dicke der Basis bestimmt werden und zwar innerhalb eines Verhältnisses von etwa 1/2:1 bis etwa 10:1. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis etwa 1:1 bis 4:1. Bei einem Höhe-Dicke-Verhältnis von mehr als etwa 10:1 wurde in manchen Källen eine Verbindung von geringerer als

■optimaler Festigkeit erreicht, wenn Wulstkörper verhältnismäßig

schwacher Verformbarkeit eingesetzt werden und wenn das Basis- : -7-

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material am Umfang des Dichtungskörpers unzureichend zusammengedrückt wird.Ein Verhältnis von mehr als 10:1 kann dan in zufriedenstellender Weise beibehalten werden, wenn das Wulstmaterial stark verformbar ist. Wulstkörper der genannten Art sind jedoch gewöhnlich weniger erwünscht als diejenigen mit geringerer Verformbarkeit unter gleichen Lastbedingungen, da sie schlechte Dichtungseigenschaft besitzen. Andererseits hat ein Höhe-Dicke-Verhältnis von ι
j

!weniger als 1/2:1 zu unzulänglicher Abdichtung geführt, wenn die Flächen der Flansche verhältnismäßig rauh und/oder verworfen sind. JDies bedeutet, daß eine unzulängliche Menge des elastomeren Wulstmaterials in den Oberflächen-ungenauigkeiten der Flanschkörper eindringt, um zwischen diesen Flanschen eine wirksame Abdichtung zu rzielen. Aus diesem Grund liegt das Höhe-Dicke-Verhältnis für zusammengesetzte Dichtungskörper nach der vorliegenden Erfindung gejwöhnli dazwischen 1/2:1 und etwa 10:1. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis etwa 1:1 bis zu etwa 4:1.

IDas elastomere bzw. elastische Wulstmaterial kann in Form einer gejschlossenen Schlaufe und mit Unterbrechung in verschiedenartiger

!Ausgestaltung und je nach den besonderen Dichtungserfordernissen

•aufgetragen werden. Ein Ausführungsbeispiel eines weiter-gestalte- ;ten, elastischen Wulstkörpers ist aus dem in Fig. 3 der Zeichnungen !dargestellten Dichtungskörper 20 ersichtlich. Der Dichtungskörper '20 weist eine Basis 21 auf, welche mit an den Ecken befindlichen Bolzenlöchern oder Öffnungen 22 versehen ist. Durch diese Löcher

; der Flansche

!erstrecken sich die festen zur Verbindung/dienenden Bolzen. Die 3'jsis ist mit einer rechtwinkligen Öffnung 24 versehen, um welche jsich ein rechtwinkliger, elastischer Wulst 26 erstreckt. Eine

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gleichfalls in der Basis vorgesehene, dreieckige öffnung 28 ist mit einem entsprechend geformten, elastischen Wulst 30 ausgestattet. Entlang der unteren Kante des Dichtungskörpers ist ein unterbrochener, d.h. nicht in geschlossener Bahn geführter U-förmiger und elastischer Wulst J>2 vorgesehen, welcher die erwünschte Abdichtung an den Flanschen bewirkt.

Es ist offensichtlich, daß andere Ausgestaltungen des elastomeren bzw. elastischen Wulstkörpers möglich sind, um die Planschverbindung bei größter Festigkeit optimal abzudichten. Bei kritischen Dichtungen können mehrere kontinuierliche, elastische Wulstekörper konzentrisch um eine öffnung in der Basis angeordnet werden und zwar radial im Abstand zueinander, um den Gesamtverband der Flanschverbindung zu unterstützen. Für die meisten Dichtungsaufgaben reicht jedoch ein einzelner, ausreichend verformbarer und elastischer Wulstkörper mit einem geeigneten Höhe-Dicke-Verhältnis gegenüber der Basis. Wie sich aus den in den Zeichnungen dargestellten Dichtungskörpern 10 und 20 ergibt, wird durcheine Verteilung des elastischen Wulstmaterials über bestimmten Bereichen der Basis eine optimale Verwendung des elastischen Materials gewährleistet, d.h. die Kosten dieser Dichtungskörper werden reduziert.

Die Basis des Dichtungskörpers kann aus einem verhältnismäßig dichjten Blattmaterial beliebiger Art von im wesentlichen gleichförmiger

Dichte bestehen. Das Material soll verformbar sein, so daß es sich an die Außenform der angrenzenden Flanschseite anlegt. Aus diesem Grunde haben sich für die Dichtungen verwendete Folien- oder Blattkörper als ausreichend erwiesen, um das elastische Wulstmaterial aufzunehmen und zu tragen. Der Wulst selber ist in seinen chemi-

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j sehen Eigenschaften mit denjenigen des Blattmaterials verträglich. Folien- bzw. Blattmaterial, welches sich insbesondere für die ge- : nannten Zwecke eignet, besteht aus faserförmigen Verbindungen bzw.

j Massen, die gewöhnlich zwischen 10$ bis 100$ Gewichtsanteil einer

faserförmigen Verstärkung aufweisen und zwar einschließlich j Zellulose oder anderer organischer Pasern in bearbeiteten oder i unbearbeiteten Zustand. Es können auch Asbest oder andere, anorga-

'nische Fasern als auch Gemische dieser verwendet werden. Das faser-

j förmige, verstärkende Netzwerk kann unter Verwendung eines geeig-I neten Bindemittels in einem einstückigen Folien- bzw. Blattkörper abgebunden werden. Das Bindemittel ist gewöhnlich in Mengen bis zu 75 Gewichtsprozent anteilig vorhanden. Als Bindemittel der genannten Art sind verschiedenartige, in der Natur vorkommende, hqrzförmige Substanzen, so Proteine, als auch verschiedenartige, synthetische Harze und elastomere Materialien verwendbar, so natürlicher oder synthetischer Gummi einschließlich Polysulfiden,Acrylonitril-Butadiene, Polychloroprene, Styrolbutadiene etc. Als in der Natur vorkommende Harz- oder Proteinbinder sind Leim-Glyzerin verwendbar. Außer Asbestfasern und anderer, anorganischer Fasern,Zellulosefasern oder anderer organischer Fasern, welche das die Basis verstärkende Netzwerk bilden, können geringe Anteile metallischer Fasern verwendet werden, um der Basisfolie bzw. dem Basisblatt gewünschten physikalischen und chemischen Eigenschaften zu verleihen.

Außer den zuvor genannten faserförmigen, für die Basis verwendbaren Materialien, können schaum- oder zellförmige Massen,welche zusammendrückbar als auch verformbar sind, in zufriedenstellender ; Weise bei der Herstellung von Dichtungskörpern der genannten Art ;

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eingefügt werden. Diese zellförmigen Ausgangsstoffe für die Basis besitzen gewöhnlich bessere Verdichtungseigenschaften als faserförmige Materialien. Sie bestehen aus natürlichen und synthetischen Plastikschaummassen, so z.B. aus zellförmigem Polyäthylen, zellförmigem Neopren, zellförmigem Nitrilgummi, geschäumtem Polypropylen, zellförmigem Polyester und dergleichen. Außer den genannten Materialien kühnen verformbare, jedoch verhältnismäßig wenig zusammendrückbare Materialien für die Basis verwendet werden, so Metallblättchen bzw. Folien aus Blei, Aluminium, Stahl etc. Es können auch natürliche und synthetische Plastikfilme aus Polyvinylchlorid,Polyvinyl denchlorid, aus Polyestern, Polyolefinen, Polyamiden und dergleichen verwendet werden.

Erfindungsgemäß kann die Dicke der Basis zwischen etwa 0,05mm und 6,35 mm bestehen; vorzugsweise beträgt die Dicke stoischen 0,127mm und 1,65 nun. Wenn das Basismaterial zusammendrückbar als auch verformbar ist so wie die faserförmigen, zuvor beschriebenen Materialien, wird eine bestimmte Eigenschaft der Kompressibilität gewählt, welche zwischen etwa 2.% und 60# liegt,üblicherweise jedoch zwischen 5$ und 40# beträgt.Im allgemeinen beträgt sie etwa zwischen 10$ und 30$. Die besondere Dicke des Dichtungskörpers, seine Verformbarkeit und Kompressibilität können innerhalb der zuvor genannten Bereiche verändert werden,was von der besonderen Größe der Flanschverbindung abhängt,ferner von der Glätte und Anpassung der einander gegenüberliegenden Planschflächen,von der erwünschten Festigkeit und Verbindung und von der besonderen Dientungsfunktion.»welche die Dichtung erfüllen soll. Die Dichtungswirkung des elastömeren Wulstkörpers gewährleistet eine größere Auswahlmöglichkeit für das ge-

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eignete Basismaterial. Basismaterialien innerhalb der oberen Grenzen der Dicke und/oder Kompressibilität sind wegen der reduzierten Festigkeit als auch wegen der geringeren Aufrechterhaltung der Zugspannung in den Befestigungskörpern weniger erwünscht. Verhältnismäßig dünne, verformbare Basiskörper von geringer Kompressibilität oder ohne Kompressibilität gewährleisten eine im wesentlichen !starre Verbindung und eine gute Beibehaltung der Zugkraft der Be-

ιfestigungselemente. Basiskörper der genannten Art werden vorzugsweise verwendet, wenn dies die Größe und die Art der Planschverbindung zulassen. Für vielfältige Zwecke sind Basiskörper mit einer Dicke von 0,127 mm bis etwa 1,65 nun, mit einer Kompressibilität von etwa 10$ bis 30J*> und mit einem Verhältnis der Wulstkörperhöhe |zur Dicke des Basiskörpers von etwa 1:1 bis zu etwa 4:1 mit ausgezeichneten Dichtungseigenschaften bei den meisten Flanschverbin- !düngen verwendbar.

!Der Ausdruck "Kompressibilität" leitet sich aus den Untersuchungen

!gemäß "ASTM-Method of Test F 36-66" ab. Dabei wird ein Verfahren A I ■ ^:

j für ASTM Material Type 1 (verdichteter Asbest und Lagen aus Schlag-t

jbzw. Walzasbest) und ein Verfahren G für ASTM Material Type 3 ,(Zellulosefasern, behandelt und unbehandelt) zur Anwendung gebracht,

'Beim Verfahren A wird das blattförmige Material der Basis 15 Sekun-

' 2

den lang mit einer Last von 7 kp/cm vorbelastet, wonach eine Ge- !samtlast von 352 kp/cm 60 Sekunden lang angelegt und die prozen- !tuale Kompressibilität gemessen wird. Das Verfahren G ist ähnlich,

•arbeitet jedoch mit einer Vorbelastung von 1,4 kp/cm und einer !Gesamtbelastung von 703 kp/cm .

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Der verwendete Ausdruck "Verformung" bezieht sich auf die Fähigkeit des Basismaterials, sich den angelegten Planschflächen anzupassen, ob dies nun durch eine Verdichtung des Materials begleitet ist oder nicht; das Material weist dabei ausreichende Zugfestigkeit auf, um ein Auspressen oder seitliches Fließen zwischen den Flanschkörpern zu verhindern.

Das elastomere Wulstkörpermaterial kann aus natürlichen oder synthetischen, elastomeren Verbindungen bestehen, welche in Form einer Flüssigkeit auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Basiskörpers aufgetragen werden können, um nach Aushärtung einen elastischen, ver-* formbaren Wulst zu bilden, der gegenüber den besonderen Materialien und/oder abzudichtenden Medien widerstandsfähig ist. Außer verschiedenen natürlichen und synthetischen Gummiverbindungen, einschließlich ölresistenter Gummimassen, haben sich elastomere Polyuretanverbindungen für die Fertigung elastischer Wulstkörper auf Basismaterial geeignet. Elastomere, erfindungsgemäß verwendbare Verbin-_

an düngen bilden während nachfolgender Aushärtung eine Abbindurig/der Oberfläche der Basis und besitzen genügend Festigkeit, um den Wulsikörper bei Lagerung und nachfolgender Handhabung während des Einbaues in einer Flanschverbindung in geeigneter Lage zu fixieren und zu halten. Das getrocknete und/oder ausgehärtete, elastomere Material ist elastisch und verformbar, wenn es zwischen zwei einander gegenüberliegenden Flanschen zusammengedrückt wird. Der Wulstkörper wird abgeflacht, so daß sich sein Material in Oberflächenungenauigkeiten der Flanschflächen einbettet und eine wirksame Abdichtung herbeiführt. Die Verdichtung des elastomeren Wulstkörpermaterials führt auch zu einer entsprechenden, örtlichen Verdichtung des darunter befindlichen Basismaterials, so daß zur Erzie-

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lung einer guten Abdichtung die gegenüberliegende Fläche des Basiskörpers an die entgegengesetzte Flanschfläche angepreßt wird.

Das elastomere Wulstkörpermaterial wird auf der Basis in Form einer verhältnismäßig viskosen Flüssigkeit aufgetragen, um ein Abfließen des Wulstes und eine entsprechende Reduzierung seiner Höhe bezüglich der Oberseite der Basis zu verhindern. Wie bereits erwähnt wurde stellen Polyurethangummimassen ein geeignetes Material für den elastomeren Wulstkörper dar, und zwar angesichts ihrer Festigkeit, ihrer vielseitigen Verwendbarkeit bei erwünschter Flexibili- ; tat und Elastizität, ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungs- ^; mitteln und insbesondere Kohlenwasserstoffen, ihrer Widerstands- j fähigkeit gegenüber thermischer Verwitterung bzw. Zerstörung bei Temperaturen von etwa 176⁰C und darüber als auch angesichts ihrer j guten Alterungseigenschaften. Urethangummimassen sind als bekannt |

anzusehen und bestehen im wesentlichen aus Reaktionen vonpoly- | isozianaten mit Harzen, welche aktive Hydroxygruppen, so Polyetheif und Polyesterharze aufweisen.Die Urethangummiansätze bzw. Gummi- | massen weisen gewöhnlich herkömmliche Füller auf, die in elastome-: ren Verbindungen verwendet werden, so Kohlensehwärze bzw. Ruß und Kieselerde, als auch querverbindende Aktivmittel, durch welche Aus-* härtung in bekannter Weise durchgeführt wird. ^;

Zwei elastomere Polyurethanverbindungen, welche zur Fertigung des elastomeren Wulstkörpers geeignet sind, bestehen aus einer unter der Bezeichnung H-3196 bezeichneten Masse, welche durch ein einen : Beschleuniger aufweisendes Polyurethan-Prepolymer gebildet ist j und welches in.Luft aushärtet. Ein weiterer Ansatz weist die Be- ^;

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zeichnung N-702 auf und besteht aus einem ölresistenten Polyurethanpolymer, welches einen Füller, Harz und ein Antioxidationsmittel aufweist. Beide Massen sind über die Dewey and Almy Chemical Divi-

! en

jsion of W.R. Grace & Co. erhältlich. Die Eigenschaft/dieser beiden

Verbindungen stellen sich wie folgt dar:

1 Verbindung Verbindung

N-702 H-3196

ιSpez.Gewicht

j (Gewicht des trockenen Films 1.41 I.50

: Gesamtfeststoffe " 38-40$ 8l# ι Viskosität

(Brookfield LVF5X Visco-

meter 60 RPM, No. 4 ) 75OO-IIOOO 8000-11000

Aus der Beschreibung ist offensichtlich, daß der zusammengefügte bzw. zusammengesetzte Dichtungskörper nach der vorliegenden Erfindung verhältnismäßig billig ist, eine wirksame Abdichtung gewährleistet, universell verwendbar in einer Vielzahl von Flanschverbin*· dungen eingesetzt werden kann und die bislang erforderliche, teure Maschinenbearbeitung erübrigt. Wegen der geringen Kosten des Diehtungskörpers kann dieser bei Ausbau der Flanschverbindung ohne weiteres durch einen neuen ersetzt werden. Außer den durch die wirksame Auswahl der Materialien erzielbaren,wirtschaftliehen Vorteilen des zusammengesetzten Dichtungskörpers kann ein weiterer, wirt-

¹ schaftIieher Vorteil durch das besondere Herstellungsverfahren des Dichtungskörpers bei einem Minimum ¥on teuren Werkzeugen erzielt werden. Das Schneiden oder Abtrennen des Basismaterials von

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einem kontinuierlichen Streifen der Dichtungsmasse einschließlich der Herstellung geeigneter öffnungen in den einzelnen Abschnitten der Basis kann gewöhnlich unter Verwendung billiger,aus Stahl bestehender und normierter Gesenkteile durchgeführt werden. Wenn kritische Abmessungstoleranzen eingehalten werden müssen, können teurere Patrizen-Matrizengesenke eingesetzt werden. Nach einem im einzelnen beschriebenen Verfahren kann der elastische Wulstkörper direkt auf einen kontinuierlichen Streifen aufgetragen werden, wonach die Basis in geeigneten Längen vom Streifen abgetrennt wird. Wahlweise kann der kontinuierliche Streifen zunächst geschnitten werden, wonach der Wulstkörper an bestimmten Bereichen der vorgeschnitten Basis aufgetragen wird.

Ein Verfahren zur Herstellung des zusammengefügten Dichtungskörpers ist in Pig. 4 der Zeichnungen dargestellt. Dieses Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von Dichtungen, so für den Dichtungskörper 10 gemäß Fig. 1 der Zeichnungen, bei welchem der elastomere Wulstkörper von kreisförmiger Gestaltung ist. Wie sich aus Fig. 4 der Zeichnungen ergibt weist die Vorrichtung einen Drehtisch auf, der durch eine an einer senkrechten, drehbaren Welle 36 befestigte Platte 34 gebildet ist. Die Welle 36 wird in bekannter Weise angetrieben, um die Platte in Umdrehung zu versetzen. Die Oberseite der Platte ist mit mehreren, zum Plazieren dienenden j Zapfen 38 ausgestattet, welche sich durch die öffnung der Basis er- ! strecken, so durch die öffnungen 18 des in Fig. 1 dargestellten

I Dichtungskörpers 10. Auf diese Weise soll die Basis in geeigneter j

j Fluchtung auf der Platte angebracht werden. Eine Düse 40 ist verstellbar über der Platte angeordnet und ist über ein geeignetes

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Solenoidventil 42 an eine unter Druck stehende Quelle der elastomeren Verbindung angeschlossen.

Bei Inbetriebnahme wird nach dem Aufbringen der Basis auf der Platte 34 diese in Umdrehung versetzt; das Solenoidventil wird betätigt, um einen elastomeren Wulstkörper in kreisförmigem Muster auf der Oberseite der Basis aufzubringen, so in Form des elastomeren Wulst*- körpers 14, wie er bei dem in Fig. 1 dargestellten Dichtungskörper wiedergegeben ist. Das öffnen und Schließen des Solenoidventils 42 kann in geeigneter Weise durch einen Grenzschalter'44 gesteuert ^: werden. Der Grenzschalter wird durch einen Steuerkörper 46 betätigt, welcher sich von der Platte 34 nach außen erstreckt, um die ; Zufuhr der elastomeren Verbindung bei Vollendung von einer oder von mehreren Umdrehungen der Platte abzubrechen. Wenn der kreisförmige Wulstkörper 14 aufgetragen ist wird die Düse zurückgezogen* um das Abnehmen oder Auswerfen des fertigen Dichtungskörpers zu erimöglichen. Dieser wird darauf hin einer Behandlung unterzogen, um das Erstarren, Trocknen und/oder Aushärten des elastomeren Wulst- ; körpers herbeizuführen. Das Beladen, Entladen und Betätigen des '' in Fig. 4 dargestellten Gerätes kann zweckmäßigerweise automatisiert werden.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung zusammengefügter Dichtungskörper in kontinuierlicher Weise ist in Fig. 5 der Zeichnungen wiedergegeben. Bei diesem Verfahren wird ein kontinuierlicher Streifen 48 des Basismaterials von einer Vorratsspule 50 abgewickelt und erstreckt sich waagrecht zwischen einer Gegenwalze 52 und einer Druckwalze 54. Die Druckwaise ist auf ihrer Oberseite mit einem

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passenden Oberflächenmuster versehen, durch welches der elastomere; Wulstkörper auf der Oberseite des zwischen den Walzen hindurchgeführten Streifens 48 aufgedrückt wird. Der elastomere Ansatz bzw. die Verbindung wird der Druckwalze über einen Vorratsbehälter 56 i zugeführt, Eine Aufnahmewalze 58 ist drehbar innerhalb des Vorrats*

behälters gelagert und ist mit ihrem Außenumfang in Berührung mit j einer Übertragungswalze 6O. Diese ihrerseits ist an ihrem Umfang ' in Berührung mit den erhabenen Vorsprüngen auf der Druckwalze. {

Der bedruckte streifen wird, nachdem er zwischen den Walzen 52 und 54 ausgetreten ist, durch einen Härtungsofen 62 hindurchgeführt. ; In diesem wird der elastomere Wulst genügend lange auf erhöhte Temiperatur gehalten, um eine im wesentlichen vollständige Trocknung oder Aushärtung zu erzielen. Wenn der Streifen aus den Ofen austritt gelangt er zwischen die Werkzeuge eines Schneidgesenks 64. Mit Hilfe des Schneidgesenks werden von dem kontinuierlichen Streijfen einzelne Dichtungskörper gewünschter Gestalt abgetrennt. Auf = diesen Dichtungskörpern befindet sich auf einer Seite der Wulstkör»- per in genau bestimmter Lage. Die geschnittenen Dichtungskörper wer*- den daraufhin einem Behälter 66 zugeführt. Der verbleibende, kontinuierliche Streifen kann nach Wunsch in einfacher Weise auf einer ' Aufwickelspule 68 aufgewickelt werden. Das Verfahren gemäß Pig. 5 der Zeichnungen eignet sich zur mit hoher Geschwindigkeit durchgeführten Fertigung von Dichtungskörpern, wobei der elastomere körper in einer Vielzahl einfacher und/oder komplizierter Formen aufgetragen werden kann.

Eine weitergebildete Vorrichtung zum Auftragen des elastomeren Wulstkörpers in gewünschtem Muster auf einer vorgeschnittenen

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Basis ist in Pig. 6 der Zeichnungen wiedergegeben. Bei dem in Fig.β der Zeichnungen dargestellten Gerät wird ein Pantographmechanismus zum Einsatz gemacht. Vorgeschnittene Abschnitte 70 werden in geeigneter Weise auf einer Platte 72 aufgelegt. Über dieser Platte befindet sich eine entsprechende Anzahl von Düsen 74, welche verstellbar auf einem Träger 76 gehalten sind. Jede Düse ist an ein geeignetes, solenoidbetätigtes Ventil 78 angeschlossen. Das Ventil ist seinerseJte an eine Zuführungsleitung 80 angeschlossen, um das unter Druck befindliche, elastomere Material den Düsen zuzuleiten.

Der Träger 76 ist auf dem Laufwerk 82 eines Pantographenmechanismus angeordnet; dieser weist zwei Schienen 84 auf, um eine Querbe-, wegung des Laufwerkes durchführen zu können. Das Laufwerk ist mit einem geeigneten Fühlergerät 86 ausgestattet, so mit einem fotoelektrischen Auge, welches am Träger angebracht ist» Das Auge ist an ein Steuerungssystem 88 angeschlossen, welches die Betätigung von Motoren für die Querbewegung des Laufwerkes entlang der Schienen 84 und für die Hin- und Herbewegung des Trägers 76 bezüglich des Laufwerkes herbeiführt. Das Fühlgerät 86 ist über einer Schablone 90 angeordnet, auf welcher sich eine Umrißlinie in Form des aufzutragenden, elastischen Wulstkörpers befindet» Bei dieser Anordnung wird durch die Bewegung des Laufwerkes und des Trägers 76 entlang der Linie oder Kante der Schablone eine entsprechende Bewegung jeder der Düsen "Jk herbeigeführt. Das bedeutet, daß gleichzeitig elastomere Wulstkörper auf den vorgeschnittenen Abschnitten 70 aufgetragen werden. Wie bei dem in Fig. 4 der Zeichnungen dargestellten Gerät wird die Abgabe der elastomeren Masse , auf den Düsen 74 automatisch durch Betätigung des solenoidbetätigten

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jVentils 78 angehalten bzw. gestoppt, wenn das Fühlgerät wenigstens leinen vollständigen Durchgang über das durch die Schablone ergebene Muster vollzogen hat.

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Claims

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Southfield, Michigan, USA Anwaltsakte M-1237

Patentansprüche

Jl.) Dichtungskörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung aus einer Basis (12) mit einem auf bestimmten Bereichen der Basis aufgeklebten, elastomeren Wulstkörper (14) besteht, wobei sich der Wulstkörper aus der Ebene der Basis erstreckt, daß die Basis im wesentlichen gleichförmige Dicke aufweist und aus verformbarem Material besteht, und daß der WuIstkörper (14) aus einem verformbaren, elastomeren Material gefertigt und verformbar ist, wenn er in Dichtungseingriff zwischen die Plansche einer Flanschverbindung gelangt.

2.Dichtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Ebene der Basis vorstehende Teil des Wulstkörpers im Querschnitt bogenförmig ausgebildet ist.

5. Dichtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhe des Wulstkörpers relativ zur Dicke der Basis innerhalb 1/2:1 bis etwa 10:1 liegt.

k. Dichtungskörper nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (12) mit einer öffnung (24,28) versehen ist, und daß sich der Wulstkörper kontinuierlich an den Kanten der öffnung erstreckt. - 21 -

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5· Dichtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulstkörper aus einem ölresistenten, elastomeren Material besteht.

6. Dichtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis gleichfalls komprimierbar ist und eine Kompressibilität von etwa 2$ bis etwa 6o# aufweist.

7· Dichtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wulstkörper aus einem Polyurethanelastomer besteht.

8. Verfahren zur Herstellung zusammengefügter Dichtungskörper, \ dadurch gekennzeichnet, daß eine Basis von im wesentlichen gleichförmige Dicke und bestimmter Verformbarkeit gefertigt wird, daß eine flüssige, elastomere Masse an bestimmten Bereichen wenigstens einer Seite der Basis in gewünschtem Muster¹ aufgetragen wird, daß die elastomere Masse getrocknet, ausge- ; härtet und mit dem Material der Basis abgebunden wird, und ^: daß von der Basis die zusammengefügten Dichtungskörper von ge-¹ wünschter Gestalt jeweils so abgetrennt werden, daß sich der elastomere Körper in geeigneter Lage auf der Basis befindet.

9* Verfahren zur Herstellung eines zusammengefügten Dichtungskörpers, dadurch gekennzeichnet, daß eine Basis von im wesentlichen gleichförmiger Dicke und bestimmter Verformbarkeit gefertigt wird, daß die Basis in mehrere Dichtungskörper bestimmter Form geschnitten wird, daß jeder Dichtungskörper in

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geeigneter Lage bezüglich einer Düse ausgerichtet wird, daß eine flüssige, elastomere Masse auf wenigstens einer Seite des Dichtungskörpers in gewünschtem Muster aufgetragen wird, indem die Düse bezüglich des Dichtungskörpers bewegt wird, und daß die elastomere Masse ausgehärtet und mit dem Dichtungskörper abgebunden wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die in gewünschtem Muster durchgeführte Bewegung der Düse bezüglich des Dichtungskörpers durch einen Pantographenmechanismus steuerbar ist.

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