DE2262431A1 - Wulstdichtung und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung "bezieht sich, auf Wfclstdiohtungen. Hach dem Stand der Technik sind zahlreiche Dichtungen bekannt,· die mit Abdichtwülsten dieser oder jener Art versehen sind, doch haben diese Wülste üblicherweise die gleiche, Dichte und Kompressibilität wie die übrigen, abseits der TSulst gelegenen Teile. Die Anwendungsmöglichkeiten sind indessen wegen der Punktionseigenschaften oder wegen des erforderlichen Aufwandes in jedem Fall recht begrenzt.

Verbindungsstellen, die im wesentlichen flache Dichtungen erforderlich machen, sind nach Tausenden zu zählen und die äußeren Bedingungen, denen Eechnung zu tragen ist, sind nahezu ebenso vielfältig wie die im jeweiligen EaIl in Betracht kommende Form und

Gestaltung der Dichtung.

In gewissen Fällen kann die Aufgabe der Herstellung einer Verbindung in zweckdienlicher Weise durch die Schaffung einer Dich-

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tung gelöst werden, die eine durch einen Preß- oder Yerformungsvor·!- gang gebildete, nach oben ragende Wulst oder mehrere solcher Hülste auf einer Seite oder auf beiden Seiten der Dichtung aufweist, um so die Paßfähigkeit der Dichtung zu. erhöhen, da hierdurch eine höhere Fläoheneinhei t sbe las tung ermöglicht wird als bei dem gleichen, jedoch wulstlosen Material» Dichtungen dieser Art bestehen für gewöhnlich aue festen, elastomeren Materialien. Paktoren, die sich für die Einsatzmöglichkeiten solcher Dichtungsanordnungen einschränkend auswirken, sind der erforderliche hohe Aufwand, die relativ schlechte Drehiiomenthaltung, die praktisch unbeeinflußbare Terwerfung der aufeinandergepaßten Flächen und die wegen der begrenzten Auswahl der für eine Verformung zu Anordnungen dieser Art in Betracht kommenden Materialien sehr eng abgesteckten mechanischen Eigenschaften. Sine erfolgversprechende Anwendungsmöglichkeit für Wülste lag und liegt in der Herstellung von Dichtungen für Auspuffsammelrohre und von Kopfdichtungen für Personen- und Lastkraftwagen. Diese Will stformen werden durch Bombierung der Dichtungen gebildet, bei denen es sich üblicherweise um lackartig beschichteten Stahl handelt oder um Stahl, der durchlocht oder mit Heftzapfen versehen und auf einer Seite oder auf beiden Seiten mit Materialien wie etwa Asbestpapier, Asbestpappe (behandelt oder unbehandelt) verkleidet ist, oder auch um Iblienpackungen aus Asbest und Elastomeren.

Die durch Bombierung der obigen Anordnungen gebildeten Wülste beruhen in ihrer Wirkweise auf dem Pe de rung se ff ekt, der durch das Bombieren oder Treiben des lackartig beschichteten Stahls und/oder des Stahleinsatzes in den mit den genannten Materialien verkleideten Dichtungen ermöglicht wird.

Wenngleich Anordnungen dieser Art für die obigen Zwecke mit recht gutem Erfolg verwendet werden können, so sind doch ihre Einsatzmöglichkeiten sehr begrenzt, und zwar aus Gründen der Wirtschaftlichkeit wie auch aus technischen Gründen, die in der Ausbildung der Dichtungsflansche liegen, die sich für dieses Dichtungsprinzip oder für diese Methode der Abdichtung eignen müssen, wobei auch mehrere dieser Paktoren gemeinsam auf den p] mn treten können.

Es besteht heute jedoch ein dringender ί-darf an Di ch-

tu η g sano rdnunge η

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tungsanordnungen, bei deren Herstellung man in rationeller Weise gezielt buchstäblich auf tausende von Verwendungszwecken abstellen, kann, wobei diese Dichtungen auch-einer beträchtlichen Verformung unter Klemmdruck ausgesetzt sein können und unmittelbar unter sowie zwischen den Spannbolzen eine hohe Drehmomenthaltung erforderlich ist, denn bei der Abdichtung au feinander gespannter Flächen ist in wirtschaftlicher Hinsicht stets ein Kompromiß einzugehen, dem durch die Schaffung einer Verbindung Bechnung zu tragen ist, die nach erfolgter Abdichtung bei geringstem Gesamtaufwand noch vielmals wieder geöffnet und erneut abgedichtet werden kann, wobei die Form und Gestaltung der Spannflächen, die Zahl, Größe und Art der Befestigungselernente, die Beschaffenheit der Plansche hinsichtlich Glätte und Ebenheit und zahlreiche andere "Faktoren berücksichtigt werden müssen.

Die Erfindung betrifft ausschließlich nur Dichtungsmatexialien und Dichtungßanerdnungen, die in sich verdiehtbar sind und die sich beim Zusammendrücken der Ibrm anpassen, wodurch sie sich also von Stahl, Gummi und sonstigen fe sten Materialien unterscheiden, die bei Kompression zwar in einem gewissen Umfang fließen, sich jedoch nicht verdichten lassen. Mit anderen Worten, die im Rahmen der Erfindung in Betracht kommenden Materialien und Dichtungsanordnungen zeichnen sich durch das Vorhandensein kleiner Hohlräume aus, was die Möglichkeit bietet, die Dichte des Materials durch Anwendung geeigneter Druckverhältnisse selektiv zu erhöhen, d.h. also das Material selektiv zu verdichten.

Erfindungsgemäß-wird der gesamte Hauptteil der Dichtungsanordnung vorkomprimiert oder verdichtet, während gleichzeitig auf der einen Seite oder auf beiden Seiten des Dichtungskörpers eine einstückig ausgebildete "Wulst ausgeformt wird, wobei diese Willst eine geringere Dichte hat als der restliche Teil des Dichtungskörpers nach erfolgter Verdichtung und vorzugsweise sogar eine geringere Dichte als der Dichtungskörper vor dem Verdichten. Eine so ausgeformte und diese Eigenschaften aufweisende Dichtung ist nicht nur rationell herzustellen, sondern besitzt darüber hinaus auch die Fähigkeit, Flansche wirksam abzudichten, die sich verwerfen oder

uneben

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uneben sind, so daß an der Fläche der Dichtung unterschiedliche Spannbelastungen auftreten, wobei die geringere Dichte des Wulstmaterials eine gute Abdichtung der abzudichtenden Mündung oder Öffnung Terbürgt, während anderseits eine gute Drehmomenthaltung der Spannbolzen ermöglicht wird und die Verwerfung der aufeinandergepaßten Flansche minimal bleibt.

In den Zeichnungen zeigern

Fig. 1 eine Oberansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Dichtung aus einer einzigen Schicht eines geeigneten Packungsmaterials ausgeformt ist»

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht in einem entlang der Linie 2-2 der Fig. 1 gelegten Schnitt zur Veranschaulichung der Methode der Ausformung einer Wulst von geringerer Dichte beim Vorkomprimieren des Dichtungskörpersi

Fig. 3 ein Schemabild zur beispielartigen Erläuterung der Verdichtung einer Packungsschicht im gesamten Packungshaupt teil beim Vorgang der Vorkompreesion, während im gleichen Zuge die Dichte der Wulst verringert wird*

Fig. 4 eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung,

bei der eine Packungsschicht aus einem geeigneten !compressiblen

ι
Packungsmaterial, bei dem es sich hier um Asbestpappe handelt, auf beiden Seiten metallkaschiert und zur Ausbildung weicher Dichtwülste vorverdichtet wird;

Fig. 5 eine Ansicht ähnlich der Fig. 2 zur Erläuterung der Methode der Ausbildung der Wülste beim Vorverdichtungsvorgangj

Fig. 6 eine Oberansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Kern des Packungsmaterials auf beiden Seiten metallkaschiert wird, wobei in den Metallverkleidungen jedoch Schlitze vorgesehen werden, damit das Kernmaterial beim Vorverdichtungsvorgang durch diese austreten kann;

Fig. 7 eine weitere· Schnitt an sieht in au se inander gezogener Darstellung, in der die Wülste gezeigt und die Methode ihrer Aueformung veranschaulicht sind»

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Fig· 8, 9 und 10 Ansichten aus einer schwebenden Patentanmeldung;

lüg.· 11 eine Schnittansicht in auseinandergezogener Darstellung, in der eine andere Möglichkeit zur Ausbildung einer -weichen Willst an einem Bichtungskörper veranschaulicht ist, bei dem. es sich hier um eine Terbunddi chtung handelt?

Fig. HA eine Schnittansicht des Dichtungskörpers nach erfolgter Ausformung in geeigneten Formwerkzeuge η j

Fig. HB eine in einem größeren Maßstab gehaltene Ansicht des Wulstteils der Dichtung}

Fig. 12 eine im Ausschnitt dargestellte Oberansicht zur Veranschaulichung einer einfachen Anwendungsmöglichkeit für einen Dichtungskörper dieser Art;

Fig. 13, 14 iind 15 mehr oder weniger schematisierte Ansichten zur Erläuterung der Entstehung einer Deformation zwischen den Spannbolzen bei einer üblichen kompressiblen Di chtung ,.was auch zu Undichtigkeiten führen kann; und

Fig. 16 bis 21 ebenfalls schematisierte Ansichten zur Erläuterung der Ausschaltung dieses Problems bei der erfindungsge*- mäßen Dichtung, wobei es sieh bei den Figuren I9, 20 und 21 um Schnitte entlang der Linien 19-19, 20-20 bzw. 21-21 der Fig. l6vund 18 handelt.

Zum Verständnis der Erfindung wird es zweckdienlich sein, zunächst den Leitgedanken und die baulichen Prinzipien zu erörtern, die das Konzept triftig und für die Praxis geeignet erscheinen lassen. Zu diesem Zweck sei auf die Figuren I3 bis einschließlich 21 Bezug genommen, wobei von diesen schaubildlichen und schema ti sehen Ansichten die Figuren I3 bis 15 dazu dienen sollen, die Probleme zu erläutern, die auftauchen, wenn man ein herkömmliches wulstloses Packungsmaterial für eine einfache Ringdichtung verwendet, während die Figuren l6 bis 21 herangezogen werden, um zu' belegen, inwiefern durch die Erfindung ein unter ähnlichen Einsatzbedingungen weit besser geeigneter Dichtungskörper geschaffen wird.

■ In

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In den Teilansichten der Figuren 13 bis einschließlich sind die zusammengehörenden Flansche 2^ und 26 zweier Bauteile dargestellt, die unter Zwischenfügung einer Dichtung 28 mit Bolzen 2? aufeinandergespannt werden sollen. Die Dichtung soll eine öffnung 29 nach außen hin abdichten.

Die Dichtung 28 kann man sich aus Vollgummi bestehend denken oder aber aus einem faserverstärkten elastomeren Material, wie die β häufiger der Fall ist, so auch bei dem hier in Fig. 14 und 15 zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dargestellten Material, doch ist im einen wie im anderen Fall festzustellen, daß zwischen den au se inander s te he nde η Bolzen 2^ beim Anziehen dieser Bolzen zum Festspannen der Dichtung erhebliche Kräfte auftreten, die die Flansche 25 und/oder 26 in der in Fig. 15 veranschaulichten Weise auswärtszubiegen suchen, besonders falls diese Flansche aus schwachen oder "leicht verformbaren Materialien bestehen sollten. Heiner Gummi ist als Feststoff natürlich in sich nicht verdichtbar, wohingegen faserverstärkte elastomere Materialien winzige Hohlräume aufweisen, was eine erhebliche Verdichtung und eine entsprechende Stärkenverringerung des Packungematerials ermöglicht, wie dies bei 30 gezeigt ist, so daß sich der Flansch 25 durchkrümmt (vorausgesetzt, daß sich dieser Flansch leichter verformt als der Flansch 26) , und es ist in dem mit der Bezugszahl 31 bezeichneten Bereich mit der Möglichkeit des Auftretens von Undichtigkeiten zu rechnen, wie dies in der Tat häufig auch der Fall ist.

Man muß sich vor Augen halten, daß es sich bei Verwendung eines relativ weichen, verdichtbaren Packungsmaterials, wie es bei der Herstellung der Dichtung 28 benutzt wird, was zur Erzielung einer entsprechenden Schmiegsamkeit der Dichtung und damit zur Gewährleistung ihres Dichtvermögens wohl unumgänglich sein dürfte, nicht vermeiden läßt, die Bolzen 27 stark anzuziehen, um die Drehmomenthaltung gewährleisten zu können. Je stärker nun aber die Bolzen angezogen werden, um im Betrieb die erforderliche Drehmomenthai tung sicherzustellen und um außerdem auch der Spannungerelaxation des Dichtungsmaterials Rechnung zu tragen, in desto stärkerem Maße wird natürlich auch ein großer Flächenbereich det Flansches 25 seitlichen.

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lichen Biegekräften ausgesetzt, die bewirken, daß sich der Flansch nach oben durchkrümmt, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist.

Im Rahmen der Erfindung yard demgegenüber ins Auge gefaßt, für die Dichtung zwar das gleiche, verdich'tbare Packungsmaterial zu verwenden, wobei die in Fig. 14 gezeigte Dichtung 28 in diesem Fall jedoch vorverdichtet wurde., so daß man im Unterschied zur Stärkenabmessung A der Dichtung in Fig. 14 nun eine einheitliche Körperstärke A¹ (Fig. 17) erhält und im Verlauf der Vorkompression dieser Dichtung 28 ' eine relativ weiche und stark zusammendrückbare Tfifiilst 32 gebildet wurde, die sich um die Öffnung 29 herumerstreckt. Die Vorverdichtung, der Verdichtungsgrad usw. sollen weiter unten erörtert werden, doch ist hier bereits festzuhalten, daß die. Bolzen 27 bei Verwendung der Dichtung 28' anstelle der Dichtung 28 zur Lösung der gleichen Dichtungsaufgabe fest angezogen werden können und daß die Dichtung 28' hierbei lediglich um einen Betrag B¹ zusammengedrückt wird, im Unterschied zum Betrag B der Kompression der Dichtung 28 in Fig. 15.

Die freie Höhe der Dichtung 28' vor der Vorkompression sei mit C (Fig. I9) bezeichnet, die Höhe des Hauptteils der Dichtung 28' nach erfolgter Verdichtung und vor dem Einspannen zwischen die Flansche 25 und 2β mit A' und das Maß der Kompression beim Einspannvorgang «dt B¹. Es ist zu bemerken, daß die um die öffnung 29 herumgeführte weiche Wulst eine Anschmiegung an die aufeinandergepaßten Flansche ermöglicht, insofern Unebenheiten be stehen sollten, und daß die im Sinne einer Durchkrümmung oder eines Verziehens der Flansche zwischen den Bolzen angelegte Kraft stark verringert ist, da sie im wesentlichen über die verhältnismäßig kleine Querschnittsfläche der wegen ihrer geringen Dichte leicht verformbaren "Willst auf die Flansche übertragen wird, wodurch auch die Verformungskräfte auf ein Minimum herabgesetzt werden. Natürlich erfolgt auch bei der Kompression des Hauptteils der Dichtung 28' um den Betrag B¹ noch eine gewisse Kraftübertragung auf die Flansche durch den Hauptteil der Dichtung, doch ist diese Kraftübertragung minimal, was sich hinsichtlich der Verhältnisse bei der Dichtungsform der Fig. 13 bis einschließlich 15 nicht sagen läßt.

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Eb ist zu beachten, daß es sich bei den Figuren 13 bis 21 um rein schematische Darstellungen handelt, und wenngleich in Fig. 20 und 21 ein Luftzwischenraum 33 erscheint, so wäre dieser Zwischenraum in Wirklichkeit in den meisten Fällen, falle überhaupt vorhanden, doch verschwindend klein, und selbst im Fall seines Vorhandenseins infolge der starken Deformierbarke it eines Flanschteils könnte und würde die Wulst 32 die erforderliche Abdichtung vermitteln. Tatsächlich dürfte im Rahmen der Erfindung praktisch keine Verformung der Flansche eintreten.

Die obigen Ausführungen sind dahingehend zusammenzufassen, daß durch die Erfindung eine Dichtungsanordnung geschaffen wird, bei der der gesamte Hauptteil der Dichtung (d.h. die gesamte Di oh tu ng mit Ausnahme des WuIstbereiche) aus einem kompressiblen und verdien tbaren Material besteht, das jedoch eine relativ hohe Dichte hat, so daß sich die Dichtung insgesamt durch hervorragende Eigenschaften im Sinne der Drehmomenthaltung auszeichnet, wobei die Dichtwulst eine wesentlich geringere Dichte hat und einen integrierenden Bestandteil der Dichtungsanordnung darstellt, so daß sie die erforderliche Schmiegsamkeit und das für die betreffende Di chtungsaufgabe nötige Dichtvermögen vermittelt, was also die Möglichkeit bietet, die Dichtung in ihrem Aufbau ganz auf den jeweiligen Zweck abzustellen, für den sie eingesetzt werden soll. Der Vorkompressione- oder Verdichtungevorgang im Verein mit der Bildung des weicheren Wulstteile bezweckt im einzelnen folgende si

1. Die Erhöhung der Dichte des gesamten Dichtungsmate rial β mit Ausnahme des Materials im Wulstbereich, wodurch die Drehmomenthaltung der Dichtung erhöht und der Verformung der zusammengebauten Anordnung entgegengewirkt wirdi

2. Die Herabsetzung des erforderlichen Kiemedrucke im Dichtungsbereich abseits der Wulst»

3· Die Erhöhung der Festigkeit des Dichtungsbereiche abseits der Wulst, so daß dieser als hinreichend fester Rückhalt oder Fuß der Wulst fungieren kanni

4· Die Erhöhung der Beständigkeit dee Dichtungsbereiche

ab se i t s

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abseits der Wulst gegen fließfähige Stoffe*

5. Sie Erhöhung des BichtttttgsvexjjiÖ-geia.s-siB.-d. ■der.Bä.-ckfederungsei genschaften der Dichtung im Bereich abseits der "Waist* und

6. Die Erhöhung der Zugfestigkeit der Dichtung als Ganzes.

Ss soll nun auf die Ausführungsforia der Fig. IMs einschließlich 3 näher eingegangen werden,, in denen eine erfindungsgemäße milstdichtung dargestellt ist, die allgemein mit der Bezugszahl 35 bezeichnet ist und einen Hauptteil 36 aufweist, der zusammen mit der Wulst 37 die Gesamtdichtung ausmacht, wobei sich die ' Wulst nicht nur um die Mittelöffnung 38 hemmer streckt, sondern auch um zusätzlich vorgesehene Öffnungen 39, 40, 4I und 42.

Als Material kommt für die hier gezeigte Dichtung im allgemeinen eine faserverstärkte, elastomere Schichtpaekung in Betracht, wie solche Materialien in der Dichtungstechnik üblicherweise verwendet werden, da sich gezeigt hat, daß sie im Gebrauch auch unter erschwerten Binsatzbedingungen standzuhalten vermögen.

Packungsmaterialien dieser Art wie ebenso auch faserverstärkte Korkprodukte sind handelsüblich. Die Kompressibilität und Schmiegsamkeit ist bei allen diesen Erzeugnissen zurückzuführen aufi

(a) das Schließen mikroskopisch kleiner Hohlräume im P ackungsmate ri al;

(b) die Krümmung und/oder Verformung der Fasern» wobei Pflanzenfasern im allgemeinen besser verformbar sind als Asbestfase rnj und

(e) die Verformung des Elastomeren.

Bei Verwendung in Dichtungen werden diese Materialien zusammengedrückt und schmiegen sich bei nur geringer Verformung oder ' ohne Verformung an, worin sie sich von Voll gummi unterscheiden, der sich durch Verformung an aufeinandergepaßte Spannflächen anschmiegt, da Vollgummi im wesentlichen unverdichtbar ist.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Dichtung besteht aus einem· handelsüblichen Packungsmaterial aus ÜTitrilgummi, 'Asbest- und ■ Cellulose fasern mit einem organischen Füllstoff. .Das Packungsmaterial

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rial ist vorzugsweise nach der Methode de β am 20.April 1954 erteilten US-Patente 2676099 (al te res. Recht) hergestellt. Die Sohicht nat eine iormaldichte von 1,20 g/cm , was aus Zweckmäßigkeit «gründe η für eine Schicht mit einer Stärke von 0,8 mm mitunter auch dureh

den Itert 0,922 kg/m ausgedrückt wird.

Zur Herstellung der in fig. 1 gezeigten Dioatuag wird das Packungsmaterial in der gewünschten Form vorzugsweise ausgestanzt und hierauf zwischen geeignete Blöcke 43 und 44 aus geschliffenem Stahl gelegt, in die Rillen 45 und 46 eingraviert oder in sonstiger Heise eingearbeitet sind. Befindet sich die ρ ac ku ng s schicht dann zwischen den Vorkompressionsblöcken der Porm und werden die Blöcke unter Einhaltung entsprechender Bedingungen hinsichtlich des Drucke, der Verweilzeit und der Temperatur bis zum Anliegen gegen (nicht dargestellte) Anschläge in eine Schließstellung geführt, so wird der gesamte Hauptteil 36 der Dichtung in eich verdichtet, nicht ;jedoch das Material im Bereich der Wulst 37» die im Zuge des gleichen Arbeitsgangs in den Rillen 43 ^unä 46 gebildet wird. Die so ausgeformte Wulst hat im Rahmen der Erfindung stete eine geringere Dichte als der verdichtete Hauptteil, und es hängt im einzelnen von der Größe und Form der Rillen 45 und 4^> <äem Verdichtungsgrad des Hauptteils der Dichtung und von ähnlichen Faktoren ab, welchen Dichtegrad die IUlst 37 im Zuge des Vorkompressionsvorgangs erreicht. Doch liegt der Dichtewert der lUlst nach dem Verdichten des Hauptteils in jedem Fall mindestens 10 Prozent unter dem des Hauptteils; vorzugsweise soll er gleich dem Dichtewert des Packungsmaterials vor der Verdichtung sein oder kleiner als dieser, und in einigen Fällen ist es erwünscht, daß die Dichte der Wulst 37 nach erfolgter Verdichtung des Materials kleiner sei als die der Packungsschicht vor der Verdichtung.

Dies ist in Fig. 3 veranschaulicht, in der die Gerade 47 die freie Höhe des Packungsmaterials vor dem Komprimieren dargestellt, wobei sich die Dichte in diesem Fall auf 1,12 beläuft, während bei 48 schematisch die Höhe der Wulst nach dem Zusammendrücken des Materials dargestellt ist, das hier eine Dichte von 0,82 hat, wohingegen das Material des Hauptteils 36 nach dew Komprimieren eine

Dichte

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Dichte von 1,68 aufweist.

Wenn es in der Beschreibung und in den Ansprüchen heißt, der Hauptteil der fertigen Dichtung habe eine relativ hohe Dichte und der Wulstteil eine relativ niedere Dichte, so ist, dies so zu verstehen, daß sich der Dichteunterschied auf mindestens 10 Prozent "belauft.

Es seien im folgenden einige weitere typische Beispiele für die Erzeugung eines Hauptteils von höherer Dichte und einer Wulst von niederer Dichte durch Vorverdichtung angeführt.

Bine handelsübliche Packungsschicht nach ASiM PII4IA mit einer Stärke von 1,1 mm, bestehend aus Mtrilgummi, HBR und Asbestfasern, hatte ursprünglich eine Dichte von 1,68 und nach der Torverdichtung be lief sich die Dichte der Willst auf 1,49» während die des Hauptteils auf .2,16 erhöht war.

Bei einem anderen handelsüblichen Produkt mit einer Stärke Ton 3»2 mm betrug die Dichte ursprünglich 1,12 und nach der Vorverdichtung lag die Dichte der Wulst bei 0,96, während sich die des Hauptteils auf 1,57 belief.

All dies läßt erkennen, daß die Dichte im Bereich des Hauptteiis und im Bereich der Wulst auf die durch den je-vreils ins Auge gefaßten Verwendungszweck der Dichtung bedingten Erfordernisse abgestellt werden können.

Im Äuge einer mehr ins einzelne gehenden Offenbarung seien nachstehend die für die als probe 1, 2 und 3 bezeichneten Materialien durch Versuche ermittelten technischen Daten aufgeführt:

Probekörper

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	- 12 -	mit Wulst	2262431
	Probekörper	2
	1	Öl auf Petro- leumbasis	1
abzudichtende Medien	iithylengly- co 1, Wasser	71-820C	Luft
Umgebungstemperatur	82-1040C	gut	max. 54 C
Bolzendruckverteilung	schlecht	max. 0,35	schlecht
Innendruck, kg/cm	2,10	ge sch. 0,005 (Krümmung·)	17,5
Paßflächen-Istwert	0,047 ( Krümmung)	Aluminium auf Stahl	0,002 (Krümmung)
Pl an s chma te r i al	Stahlblech auf Aluguß	ge sch. 245	Me s si ng auf Aluminium
Di chtungßdruck,kg/cm	ge sch. 6j	ja	ge sch. I6I
Schwingungen im Be trieb	ja	1 ,1 mm	min
ursprüngliche Stärke	3,2 mm	0,8 mm	1,1 ram
End stärke	2 ,4 mm	1,12	0,9 mm
ursprüngliche Si oh te	1,12	1,68	1,68
, Enddiohte, Hauptteil	1,57	0,4 mm	2,16
Wulsthöhe	0,6 mm	1,6 mm	0,2 mm
Ge samtstärke	3,7 mm	nein	1,3 mm
Haftfreiheit erfor derlich	nein	0,7 mm	ja
Anschlaghöhe (Form)	2,4 mm	2O4°C	0,8 mm
Formtemperatur	204°C	1210C

Verweilzeit

1 min

1 min

30 β

In den obigen Angaben für die Proben 1, 2 und 3 bezieht sich der Begriff "Bolzendruckverteilung" auf die Gleichmäßigkeit oder Ungleichmäßigkeit des auf die Dichtung ausgeübten Klemmdrucks, der in diesem Sinne entweder als "schlecht" oder "gut" einzustufen ist j der "Paßflächen-Istwert" gibt ein Maß für den annähernden Unebenheitszustand; als "Dichtungsdruck¹¹ ist der Schätzwert für die

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auf die Dichtungen' eim/iirkendeii Spann- oder Senileßfcraft be zeichnet* errechnet aus der Zahl der Bolzen, dem angelegten, Drehmoment und unter Berücksichtigung der Balzenartj; "ursprüngliche Stärke'* ■bedeutet die Stärke der Dichtung- vor dem Warmpressen zur Ausformung dea* Wulst und zur Festlegung dex Stärke des Haupt teils; al© "Und stärke¹* ist die Stärke des Hauptteils der Dichtung nach dem Warmpressen hezeichnet* die "'Gesamtstärke" ist äie Ge säflrthöhe, gerne ssea !her- den 7fiilsten$ und der Begriff "Anschlaghöhe (ibrm)" Bezieht sich auf die Blöcke oder Anschläge in der ibrm* die heim Schließen die Höhe &&s Werkstücks £>e stimmen $ wobei eine geringfügige Rückfederung herüek— sichtigt'ist.

Die durch Verwendung einer Bichtung der ■beschriebenen Art zu erzielenden erheblichen Vorteile gehen auch aus der nachstfeheaden detaillierten Aufstellung der typisehen Erfordernisse für die Lösung einer bestimmten Dichtungsäufgabe hervor, wobei neben, diesen Angaben ctie mechanischen Eigenschaften einer in erfindungsgeffläßer Weise hergestellten Wulst dich tang und die einer aus dem gleichen Dichtungsmaterial ohne Vorverddchtung hergestellten wulstlosea Dichtung aufgeführt sind*

Erfordern! sse

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Erfordern!sse j

Eigenschaften im Keuzustand

Kompressibilität bei 352 kg/cm Kompressibilität bei 70 kg/cm fiückfederung

Zugfestigkeit (quer), kg/cm Härte

Spannungsrelaxation, 0,9 mm

1,1 mm

Biegsamkeit

nach ölalterung ASTM Nr. 1 (5 3td. bei I490C)

Kompressibilität bei 352 kg/cm Zugf e stigkeitsab nähme Gewichtsänderung Stärke nände rung

Biegsamkeit

nach Ölalterung ASTiI Nr. 3 (5 Std. bei 149⁰C)

Kompressibilität bei 352 kg/cm Zugf e s ti gke i t sab nähme Stärke nände rung
Gewichtsänderung·

Einwirkung von Bezugskraft stoff B, ASTM (5 Std. bei 21-29⁰O

Stärkenände rung

Gewichtsänderung Dichte

Abnahme - grenzen	WuISt- di chtung	wulstlose Bi chtung
25*7-5	4,6^	24,2Ji-
13+/-5		12,656
min. 40^o		5i»ij£
min. 141	259	167
90+/-10	97	95
34,0>	23,2*/
max. 5x	2x	ix

max.	35'^	5,6b/o	25
max.	255S	18,7ji'	22
max.	40%	7 -2 ff -*■ t /Vw	2-5
O-I5	io .	0,0/^	5V
keine Risse	4x	4x

max.
max.

max.

5, Bf₀ 16,0^

5 «θ/Ό

6 f ü/4

O-I5ji 7,4^

max. 35^ l6,0j 1,60-1,75 2,06

31 ,.

12 ,.1J

1,64

Die se r

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Dieser Vergleich der erfindungsgemäßen Dichtung mit der aus dem gleichen llaterial bestehenden wulstlosen Dichtung läßt die Überlegenheit der durch die Erfindung geschaffenen Dichtung klar hervortreten.

Ausführungsform der Figuren 4

Die in Figo 4 und 5 gezeigte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, wie das gleiche Prinzip auch auf eine metallverkleidete Dichtung Anwendung finden kann, sofern nur das Kerngefüge in sich verdichtbar ist, da es sich bei .diesem nicht- um ein massives Material handelt. Der Kern 50 besteht hier aus einer handelsüblichen Asbestpappe (d_oh. aus Asbestfasern, die durch einen geringen Mengenanteil eines hochtemperaturbe ständigen anorganischen Bindemittels zusammengehalten werden) und hat eine Stärke von ungefähr 2,5 mm, wobei auf beiden Seiten verzinnte Stahlhüllen 51 und 52 mit einer Stärke von 0,15 mm vorgesehen und die Wülste "durch Komprimieren des Hauptteils der Verbunddichtung in einer geeigneten Form wie der bei 53 und 54 gezeigten gebildet sind, die itillen 55 aufweist, welche die Ausformung von Wulsten 56 von geringerer Materialdichte auf entgegengesetzten Seiten der Dichtung gestatten. Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist die Dichte der Wulst 56 unbeschadet der Metallkaschierung geringer als die des Hauptteils 57 der Dichtung, und die Ausbildung der Hillen 55 und der Formanschläge sowie die Druckbedingungen usw. sind vorzugsweise so gewählt, daß die Dichte der Wülste 56 geringer ist als die des Dichtungskörpers vor dem Vorkompressionsvorgang.

Statt der für das' Kerngefüge verwendeten Asbestpappe kommen natürlich auch andere geeignete Materialien in Betracht, sofern diese verdichtbar sind, wobei u.a, auch an die bekannte faserverstärkte elastomere Schichtpackung zu denken ist. Asbestpappe ist ein geeignetes Material, da sie im wesentlichen aus Asbestfasern mit einem recht geringen Mengenanteil eines Bindemittels besteht und da sie Lufteinschlüsse oder Hohlräume enthält, weshalb das Material leicht zu verdichten ist.

Au sführungsform

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- 16 Ausführungsform der Figuren 6 und 7

Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist der Kernteil 60 metallverkleidet, wie dies bei 6l und 62 gezeigt ist, und bei dem Kernmaterial 60 handelt es sich vorzugsweise um eines der bereits erwähnten handelsüblichen faserverstärkten elastomeren Produkte, während für die Metallverkleidungen 6l und 62 ein dünnes, duktiles Stahlmaterial, rostfreier Stahl oder ein verzinnter, weicher Kohlenstoffstahl in Betracht gezogen werden kann.

In diesem Fall sind die Metallhüllen in der bei 65 gezeigten Weise geschlitzt, wodurch die Wulstbereiche 64 abgegrenzt werden, doch sei bemerkt, daß die Wülste 64 hier nicht durchgehend ausgebildet sind sondern in Form innerer und äußerer Wulstreihen, die gegeneinander versetzt sind oder übereinandergreifen, um so eine einwandfreie Abdichtung zu bewirken. Die Ausbildung der Wülste erfolgt nach Einführung des metallverkleideten Kerngefüges 60 zwischen zwei geeignete Formhälften 65 und 66, in denen Rillen 67 vorgesehen sind, die das Kernmaterial begrenzen und formen, wenn es im Zuge des Yorverdichtungsvorgangs durch die Schlitze 63 nach außen austritt.

Figuren θ , 9 ^un<i 10

In Fig. Θ, 9 ^un<l 10 ist eine wärmedämmende Di oh tu ng gezeigt, die in den schwebenden US-amerikanischen Patentanmeldungen 66959 und 76459 näher beschrieben ist, wobei bei dieser Form einer Dichtung vor allem die Aufgabe gestellt war, durch Verwendung eines stark verdichteten Materials mit niederer Wärmeleitzahl eine hinreichende Drehmomenthaltung der Bolzen bei Hemmung des Wärmeübergangs zwischen den aufei nande rge spannte η Teilen sicherzustellen. Bei der Anordnung der Fig. θ wird dies mit Hilfe einer harten und dichten Isolierbüohse erreicht, die aus Mehrfach schichte η einer phenolharzgetränkten, stark verdichteten und ausgehärteten Asbestpappe besteht. Bei der Anordnung der Fig. 9 wurde das Kernmaterial 71, ein relativ starkes pflanzliches Hartfasermaterial, im Bereich der Bolzenlöcher geprägt oder verdichtet, wie dies bei 72 gezeigt ist, und es wurde eine Deckbahn 73 für die Dichtung vorgesehen, die bei 74 verstärkt war, um den durch den Prägevorgang frei ge wordene η

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Raum auszufüllen. 22®2431

Bei der Anordnung der Pig.. 10 wurde dieser Raum durch eine Metallunterlag- oder Isolierscheibe 75 ausgefüllt, und in diesem Pail hatte die Deckbahn 73 der Dichtung eine einheitliche Stärke..

Die Deckbahn der Dichtung bestand hierbei in jedem Fall vorzugsweise aus einem-faserverstärkten elastomeren Material und war in einstückiger Ausbildung mit einer Wulst 76 versehen, deren Dichte geringer war als die des Materials in den übrigen Teilen der Deckbahn.

Ss ist in diesem Zusammenhang hervorzuheben, daß in der älteren Offenbarung einer Dichtungsdeckbahn für wärmedämmende Dichtungen zwar eine Wulst vorgesehen war, deren Material eine geringere Dichte hatte als die übrigen Teile des Deckmaterials, doch hatte das Material des Hauptteils der Dichtung, insgesamt betrachtet und ausschließlich des WuIstbereiche¹, nicht eine einheitliche, hohe Dichte, was nämlich erfindungswesentlich ist. -

Ausführungsform der Figuren 11, HA, 11B und 12

Die Dichtungswulst braucht nicht in jedem Fall durch einen Arbeitsgang gebildet werden, den man als Druckentlastungsvorgang bezeichnen könnte und bei dem der auf den Hauptteil der Dichtung ausgeübte Druck eine Ausdehnung des Dichtungsmaterials im Wulstbereioh bewirkt, wodurch eine Wulst mit geringerer Materialdichte gebildet wird. So ist beispielsweise in Pig. 11, HA, HB und 12 eine einfache Ringdichtung 80 gezeigt, die einen Hauptteil 81 und einen Wulstteil 82 aufweist. In diesem Pail handelt es sich bei der Dichtung um ein Laminat, bei dem eine obere Hälfte 83 und eine untere Hälfte 84 aus einem geeigneten kompre ssiblen Packungsmaterial nach Art der obenstehend genannten Materialien vorgesehen sind, wobei ein Wulsteinsatz oder Füllmaterial 85 zwischengefügt ' ist, bestehend aus einem ähnlichen Material oder aus einem Material von geringerer Dichte, das in der Gestalt der gewünschten Wulst vorgeschnitten und zwischen die obere und untere Hälfte 83 bzw. ;

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ORiOINAL INSPECTED

84 des Laminats eingelegt ist. Wenn die Teile unter Zuhilfenahme von Paßstiften oder in ähnlicher Weise in der vorgesehenen Lage und Ausrichtung zwischen zwei Formwerkzeuge Θ6 und 87 gebracht sind, wird die Form unter Einhaltung geeigneter Bedingungen hinsichtlich des Drucks, der Verweilzeit, der Färmezuführung usw. zur Ausformung der Verbund dichtung 80 geschlossen, wobei die Packungsschichten 83 und 84 auf den innenseitigen Flächen vorzugsweise mit einem geeigneten Kleber beschichtet sind, so daß die Laminate nach dem Vorverdi chtungevorgang in sich fest zusammengehalten werden. Die für ein Laminat oder einen Schichtpreßstoff dieser Art in Betracht kommenden Kleber sind als solche bekannt und brauchen daher nicht näher beschrieben zu werden.

Wie in den anderen Fällen so hat auch die Dichtung 80 nach dem Pressen zu der gewünschten Stärke im Hauptteil eine wesentlich höhere Dichte als in der einstückig damit ausgebildeten Wulst 82. Darüber hinaus ist auch die Dichte der Wulst 82 in ihrer Gesamthöhe vorzugsweise geringer als die der einzelnen Packungeschichten 83 und 84» die zur Herstellung der Dichtung verwendet wurden.

Bei der dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei dem Dichtungsmaterial um einen handelsüblichen Nitrilasbest hoher Dichte, der aus Nitrilgummi und NBR mit Aebeetfasern besteht und der amerikanischen Normvorschrift ASM P1141A entspricht. Die beiden Hälften sind jeweils 0,8 mm stark und auf den Innenseiten in einer Stärke von ungefähr 0,01 mm mit einem synthetischen Elastomerharzkleber beschichtet, der eintrocknete. Das Füllmaterial hat eine geringere Dichte und besteht aus Nitrilgummi, Pflanzenfasern und Kork, so daß es stark zusammendrückbar ist.

Abänderungsmöglichkeiten

Die durch die Erfindung vermittelte Lehre zum technischen Handeln läßt natürlich eine Verkörperung der Erfindung in verschiedenartigen Ausführungsformen zu, und es komat weniger auf die jeweils benutzten Materialien als solche an, als vielmehr auf deren mechanische Eigenschaften hinsichtlich der Kompressibilität, Ver dichtbarkeit, Dichte, Drehmomenthaltung, des Abdichtunfifsvermöger

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und der Beständigkeit gegen bestimmte fluide Medien wie ebenso auch auf andere physikalische Eigenschaften, deren Bedeutung bekannt ist und mit denen man sich in der Dichtungstechnik auf Schritt und Tritt zu befassen hat. Wichtig ist die Forderung, daß praktisch der gesamte Hauptteil des Dichtungskörpers (doho ein Anteil von mindestens 70 Prozent der gesamten Dichtung) eine im wesentlichen einheitliche, hohe Dichte haben soll, aber auch eine gewisse Kompressibilität besitzen soll, während der Wulstbereich (d.h„ ein Anteil von nicht mehr als 30 Prozent der Dichtung) eine geringere oder verhältnismäßig niedere Dichte aufweist und vorzugsweise sogar eine Dichte, die noch geringer ist als die des Dichtungsmaterials vor dem Formgebungsvorgang, durch den die als integrierender Bestandteil vorgesehene Wulst gebildet wurde. Es ist dieser Sachzusammenhang, der es ermöglicht, auch mangelhaft aufeinanderp as sende Bauteile oder leicht deformierbare Teile in einer wirksamen und rationellen Weise einwandfrei abzudichten, während bislang in solchen Fällen immer wieder Fehlschläge zu verzeichnen waren und oftmals ein hoher Aufwand nutzlos vertan wurde.

Natürlich werden die für das in erfindungsgemäßer Weise vorgenommene Verdichten von Dichtungen und für die Ausbildung der mit diesen einstückigen Wülste in Betracht kommenden Druck- und Temperaturbedingungen, die Verweilzeit o.dgl. von Fall zu Fall nach den jeweils verwendeten Materialien unterschiedlich ausfallen, doch läßt sich im allgemeinen sagen, daß der Temperaturbereich für die Herstellung der Dichtung bei Verwendung von faserverstärkten elastomeren Materialien zwischen 121 und 204 C liegen dürfte, während die Verweilzeit eine halbe Minute bis vier Minuten beträgt und sich der Druck auf ungefähr 70 bis 700 kg/cm be läuft. Im Fall der Verwendung von Asbestpappe mit ho chtemperaturbe ständigen anorganischen Bindemitteln mag der Temperaturbereich noch etwas höher liegen und in gewissen Fällen mag anderseits auch allein schon eine Druokanwendung genügen.

Wenngleich meistens faserverstärkte elastomere Packungsschichten und verschiedene Arten von Asbestpappe, pflanzlichen Hartfase !materialien und ähnliche Faserstoffe wegen ihrer bekannten

Ei gnung

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Eignung für dichtungstechnische Zwecke zu bevorzugen sind, so beschränkt sich doch die Erfindung keineswegs auf die Anwendung bestimmter Materialien für den Dichtungskörper, sondern es ist lediglich nur zu fordern, daß das Material durch Druokanwendung ohne nennenswerte Deformierung verdichtbar sein muß, so daß der Hauptteil der Dichtung nach erfolgter Druckentlastung in eine vorkomprimierte Form gebracht ist, in der er eine für die Lösung der jeweils ins Auge gefaßten dichtungstechnisehen Aufgabe geeignete Dichte aufweist, wobei als integrierender Bestandteil des Dichtungskörpers eine Wulst vorhanden ist, deren Dichte um mindestens 10 Prozent unter der des vorverdichteten Hauptteils liegt. Es hat sich gezeigt, daß bestimmte korkver stärk te elastomere Materialien ähnliche Verdi chtbarkeitseigenschaften zu vermitteln vermögen wie faserverstärktes elastomere s Material, und solche Materialien können daher im Rahmen der Erfindung ebenfalls verwendet werden.

Es ist davon auszugehen, daß das für den erfindungsgemäßen Dichtungskörper zu verwendende Material in sich verdichtbar sein muß, und dies hat das Vorhandensein mikroskopisch kleiner Hohlräume in dem Material zur Voraussetzung, damit die Ge füge be stand teile des Materials bei Druckanwendung enger zusammengepreßt werden können. Der Grund dafür, daß faserverstärkte elastomere Materialien wie ebenso im allgemeinen auch Asbestpappe oder pflanzliche Hartfasermaterialien diese Eigenschaft besitzen, ist darin zu erblicken, daß es bei der Herstellung dieser produkte nicht möglich ist, die Fasern in eine parallele, vollständig verschachtelte Anordnung zu bringen, ohne daß es in einem gewissen Umfang zur Ausbildung solcher Hohlräume käme. Die korkverstärkten elastomeren Materialien weisen natürlich wegen ihrer Zellstruktur ohnehin winzige Hohlräume auf.

Im einzelnen können die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Dichtungen in Frage kommenden Materialien allgemein weite stgehend wie folgt kategorieiert werdeni

(a) Handelsübliche faserverstärkte elastomere Schichtpackungen.

(b) Handelsübliche Hartfasermaterialien.

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(c) Handelsübliches Asbestpapier und handelsübliche Asbestpappe, behandelt und unbehandelt.

(d) Handelsübliche Kork- und Gummischichtpackungen.

(e) Kombinationen dieser Mate rial arten, wie beispielsweise Hartfaserplatten, die auf einer Seite oder auf beiden Seiten mit faserverstärkten elastomeren Schichtpackungen verkleidet sind, Stahl oder ein sonstiges Metall in Verbindung mit einem der obengenannten Materialien und auf die eine Seite oder auf beide Seiten der Dichtung aufgebracht, wobei die Dichtungen in der obenbeschriebenen Weise vor dem Vorgang der Verbindung mit dem Stahlmaterial oder sonstigen Metall oder auch im Zuge dieses Vorgangs ausgeformt werden können.

Für den mit dem Stand, der' Technik vertrauten Fachmann ist ersichtlich, daß für jeden Verwendungszweck eine geeignete Wahl hinsichtlich der Dichte, der Stärke und ebenso auch der Härtungseigenschaften getroffen werden muß, um zu dem gewünschten Endprodukt zu gelangen, das dann als vorgepreßtes Erzeugnis mit Wulst vorliegt. Der Fachmann ist sich auch darüber im klaren, daß nicht jedes in üblicher Form vorliegende Material eines bestimmten Materialtyps für die Verwendung im Rahmen der (Erfindung gleichermaßen geeignet ist) da beispielsweise die Hersteller von Faserplatten zahlreiche Sorten liefern, die in einer bestimmten Qualität eine zu hohe Dichte haben, um beim Vorpressen eine geeignete WuIst_-zu bilden. So sind z«B. bestimmte handelsübliche faserverstärkte elastomere Materialien in der Normal au sführung wegen ihrer außerordentlich langfaserigen Struktur, ihrer relativ unebenen Gestaltung und ihrer verhältnismäßig hohen Dichte im allgemeinen ungeeignet.

Wie bereits erwähnt wurde, hat die bei der erfindungsgemäßen Dichtung vorgesehene Wulst stets, eine Dichte, die um mindestens 10 Prozent unter der des Materials im Hauptteil der Dichtung liegt, und die Wulst nimmt nicht mehr als 30 Prozent der Gesamtoberfläche der Dichtung ein. In dem durch diese Kennwerte abgesteckten Rahmen wird die Wahl der Wulsthöhe, der Stärke und der Dichte von den jeweiligen Gegebenheiten diktiert. '

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In der folgenden Übersichtstafel sind typische Materialien aufgeführt, die für eine Verwendung im Rahmen der Erfindung geeignet sind, wobei für jedes dieser Materialien zunächst der Normalbereich für die Wulstbreite, die Wülsthöhe, die Stärke des Hauptteils und die Dichte des Hauptteils angegeben ist und unmittelbar darunter die betreffenden, für das jeweilige Material typischen Werte.

Wulst- Wulst- Stärken- Dichtebreiten- höhen- bereich ) bereioh bereich, bereich, des Haupt- des Haupt-Material mm mm teils, um teils

1. faeerver- min. max. min. max. min. max. min. max. stärktes

elastomeres

Material 0,38 3,18 0,08 1,27 0,13 3,18 0,48 2,24

(typisch) 0,63 2,29 0,13 0,76 0,38 2,54 1,36 1,92

2. Asbestpapier, behänd.ι
Asbe stpappe,

behandelt 0,51 4,76 0,38 2,54 0,25 3,18 0,96 1,92

(typisch) 0,89 3,18 0,76 2,03 0,51 2,29 1,20 1,60

3.	Hartfaser material	0	,51	,63	4,76	0,38	2,54	0,25	3	,18	0,80	1	,52
	(typisch)	0,89	,02	3,18	0,76	2,03	0,51	2	,29	0,96	1	,36
4·	Kork und Gummi	0	5,08	0,51	3,18	0,51	4	,76	0,48	1	,36
	(typisch)	1	3,81	0,76	2,29	0,76	3	,18	0,72	1	,04

)⁺ Als "Hauptteil·· der Wulstdiohtung wird der Steil abseits der Wulst bezeichnet.

Was die Wulstdichten anbetrifft, so sind nachstehend drei typische Beispiele für die zwischen der Dichte der Wulst und der Dichte des Hauptteils bestehenden Beziehungen aufgeführt.

A. Dichte im Bereich abseits der Wulsti 1,60 Stärke des Bereichs abseits der Wulst; 1,02 mm Wulsthöhe, auf jeder Seites 0,25 mm Gesamtstärke, gemessen über den Wülstem (l,02 + 0,50) = 1,52 mm

Durchsohnittsdichte der Wulst»

(1,60 xij|) = 1,07

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-•23 -

B. Dichte im Bereich abseits der Wulst: 1,76 Stärke des Bereichs abseits der WuISt: 0,76 mm Wulsthöhe, auf Jeder Seite: 0,30 mm
Gesamtstärke, gemessen über den Wülsten: 1,36 mm Duchschnittsdichte der Wulst:

(1,76 χ %$) =0,98

C. Dichte im Bereich abseits der Wulst: 1,28 Stärke des Bereichs abseits der Wulst: 1,52 mm Wulsthöhe, auf jeder Seite: 0,3⁸ mm
Gesamtstärke, gemessen über den Wülsten: 2,28 mm Durchschnittsdichte der Wulst»

(1,28 χ *|j||) = 0,85

Die Wülste können natürlich in verschiedener Gestalt und Form ausgebildet und können ■ schmal und im Querschnitt im wesentlichen halbkreisförmig sein oder aber sie können oben mehr oder weniger abgeflacht sein, doch nehmen sie in jedem Fall nicht mehr als 30 Prozent der Gesamtfläche ein. Die Einzelheiten der Gestaltung, der Abmessungen, des Materials u-nd der· Dichte hängen von dem jeweiligen Verwendungszweck ab, doch konnte allgemein festgestellt werden, daß für die Lösung vieler dichtungstechnischer Aufgaben eine Wulst mit halbkreisförmigem Querschnitt geeignet ist, deren Eadius sich auf ungefähr 25 Prozent der Stärke des verdichteten Hauptteils der Dichtung be läuft. Diese Angabe ist jedoch nur beispielhaft und ist nicht in einem die Erfindung einschränkenden Sinn aufzufassen.

Zusammenfassung

Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Dichtung sind wie folgt zu resümieren:

(a) Die nach oben ragende Wulst hat stets eine geringere Dichte als das Material in dem abseits de'r Wulst liegenden Teil, wobei auch die Kompressibilität und. die Schmiegsamkeit der Wulst entsprechend erhöht sind.

(b) Der Wulstteil macht nicht mehr als. 30 Prozent der gesamten Spannfläche der aufeinandergepaßten Flansche aus, zwischen die die Dichtung eingefügt werden soll.

(c) Der kompressible Teil abseits der Wulst wird stets

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bis zu einer Dichte vorgepreßt, die annähernd gleich der durch den zwischen den für die Montage vorgesehenen Sparinflächen erzeugten Druck herbeizuführenden Dichte des Materials und vorzugsweise noch größer ist als diese, wobei unter dem erzeugten Druck der Klemmdruck oder Schließdruck zu verstehen ist, der zum Zeitpunkt des Einbaus der Dichtung angelegt ist.

(d) Der kompressible , vorgepreßte Teil abseits der Wulst stellt eine Anlage fläche für die Spannflächen dar, an der keine nennenswerten Verformungskräfte auftreten und die eine für das für die betreffende Dichtung verwendete Material maximale Drehmomenthaltung gewährleistet.

(e) Da der WUlstteil einstückig mit dem Teil abseits der Wulst ausgebildet ist und da der Wulstbereich stets eine wesentlich geringere Dichte hat als das Material im Restbereich der Spannfläohe der Anordnung·, ist der zum Abdichten erforderliche Kraftbetrag dank dem Vorhandensein der Wulst in jedem Fall auf ein Mindestmaß herabgesetzt t so daß es praktisch nicht zu einer Deformierung der Spannflächen kommen kann, zwischen denen die Dichtung eingebaut wird.

Eine Dichtung mit den obigen Eigenschaften vermittelt eine Reihe augenfälliger Vorteile ι

1. Zum wirksamen Abdichten aufeinandergepaßter Flächen sind geringere Klemm- oder Schließkräfte erforderlich, da der Wulstteil eine wesentlich geringere Dichte hat und erheblich weniger Raum einnimmt als die gesamte Spannfläche. Diese Feststellung läßt sich auch dahingehend umkehren, daß Dichtungen dieser Art eine ein* fache Handhabe zur Erhöhung der Flächeneinheitsbelastung bei gleichbleibender Schließkraft bieten. Wenn es sich um das Einsetzen einer Dichtung an einer Verbindungsstelle handelt, läuft die Lösung diohtungstechnischer Aufgaben fast immer auf einen Kompromiß hinaus, doch kann man ohne weiteres sagen, daß sich in der technischen Praxis bislang zahllose Dichtungsaufgaben stellten, zu deren Lösung es einer höheren Flächeneinheitsbelastung bedurfte, was jedoch in einer praktischen Weise nicht zu bewerkstelligen war, da dies umfangreiche konstruktive Änderungen erfordert hätte, so daß der Gesamtaufwand dann untragbar geworden wäre.

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2. Der relativ einfache Herstellungsgang läßt Raum für eine praktisch unbegrenzte Fülle von ,Auswahlmöglichkeiten in der konstruktiven Gestaltung der Dichtung, so daß man hierbei entsprechend dem jeweils ins Auge gefaßten Verwendungszweck gezielt zu Werke gehen kann. Diese breite Fächerung der konstruktiven Möglichkeiten wird dank der Unterschiedlichkeit der verwendbaren und fertigungsmäßig in Betracht kommenden Materialien, Stärkenabmessungen, Dichtewerte, Wulstformen und -abmessungen und dank den möglichen Stärken- und Dichteunterschieden im Bereich abseits der Wulst erzielt, während sich der apparative Aufwand in relativ engen Grenzen hält und auch an eine Serienfertigung gedacht werden kann.

3· Die sehr schmiegsame Wulst hat im komprimierten und verdichteten Zustand, in dem sie die Abdichtung der aufeinander-* gespannten Flanschflächen vermittelt, praktisch die gleiche Dichte wie das vorgepreßte Material im Bereich neben oder abseits der Wulst, das nun seinerseits dazu dient, der Wulst einen Rückhalt zu geben, da auch die Dichtungsteile abseits der Wulst unbeschadet ihrer im Vergleich zu dieser höheren Dichte komprimierbar sindo Dem Fachmann auf dem Gebiet der Dichtungstechnik ist es klar, daß die . durch Dichtungen abzudichtenden Flächen niemals völlig glatt, eben, parallel usw. sind, denn wenn dies der Fall wäre, könnte bei Anordnungen mit der nötigen mechanischen Festigkeit bei hinreichend fester Einspannung von vornherein ja darauf verzichtet werden, eine Dichtung vorzusehen. Der beschriebene Dichtungskörper füllt demgemäß nach dem Einspannen in der verdichteten Form, in der er dann vorliegt, die Unebenheiten und Ungleichmäßigkeiten im Raum zwischen den Spannflächen aus.

4· Der kompressible Dichtungsteil abseits der Wulst wird bei der erfindungsgemäßen Dichtung stets zu einer wahlweise festzulegenden Mate rial dich te vorgepreßt, die ungefähr gleich der Dichte und vorzugsweise höher als die Dichte ist, die durch die über, die zum Festspannen dienenden Befestigungsmittel oder Bolzen angelegten Kräfte herbeigeführt werden würde. Wie bereits.erwähnt wurde.,· ist der Teil abseits der Yftilst infolge des Vo rp res se ns. nicht ,nur praktisch eben, sondern es ist auch die Klemmdruckbelastbafkeit we sent-lieh erhöht, was mit einer dementsprechend besseren Dre.hm0me.nt.hal·,-·...;

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tung verbunden iat| anders ausgedrückt, die Spannungsrelaxation des Materials ist beträchtlich herabgesetzt. In der Dichtungstechnik lassen sich dem Begriff "Drehmomenthaltung¹¹ zwei hauptsächliche Aspekte abgewinnen» zunächst einmal handelt es sich hier um das Drehmoment, das unter den gegebenen Einspannbedingungen zur Abdichtung erforderlich ist» und zweitens um das zum Zusammenhalten der Anordnung unter Betriebsbedingungen erforderliche Drehmoment. Eine hinreichende Drehmomenthaltung ist somit ein Erfordernis, das praktisch mit dem Begriff "Abdichtung" gleichrangig ist. Es gibt in der Praxis gewisse Fälle, so beispielsweise bei Abtriebszubehör und bei schweren Bodenaushubeinrichtungen, wo man ein geringfügiges Aussickern (eine schlechte Abdichtung) in Kauf nehmen kann, aber natürlich keine unzulängliche Drehmomenthaltung, da dies zu einer Lockerung der Spannstellen führen und schließlich Geräte schaden nach sich ziehen würde. Damit ist auf die Grundtatsache verwiesen, daß eine eingebaute Dichtung als Teil der Gesamtanordnung zu betrachten ist. Der vorgepreßte Teil der erfindungsgemäßen Dichtung abseits der Wulst hat eine wesentlich erhöhte Beständigkeit e^gßn fluide Medien,, er ist im Ein spann zu stand flacher und wirkt im Sinne einer erheblich besseren Drehmomenthaltung, als sie sonst mit den obenstehend genannten Materialien zu erzielen ist, die sich für Dichtungen dieser Art eignen.

5· Aus Gründen der Drehmomenthaltung, des Abdichtungsvermögens, der Vermeidung einer Planschdeformierung, der Beständigkeit gegen fluide Medien und aus Kostengründen ist es bekanntlich immer erwünscht, eine Dichtung so dünn wie möglich auszubilden. Die beschriebene Dichtung ist im Zustand der Einspannung zwischen den !!ansehen dünner als jede wulstlose Dichtung, die man zur Abdichtung der gleichen Dichtungsstelle benutzen könnte.

6. Bei der erfindungsgemäßen Dichtung wird man sich hinsichtlich der Materialwahl, des Grades der Vorverdichtung, der Wülstform und -größe usw. natürlich an dem jeweiligen Verwendungszweck orientieren, doch ist im allgemeinen vorgesehen, den Hauptteil der Dichtung in den meisten Fällen so weit vor zu verdichten, daß er in seiner Stärke im wesentlichen der einer aus dem gleichen Material

bestehenden

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bestehenden wulstloeen Dichtung entspricht, zu. der diese durch die Spannwirkung der Bolzen zusammengedrückt werden würde , so daß die gesamte Kompressionsarbeit, die zu¹ leisten-ist, bevor die Flansche in eine feste Anlage gegen den Hauptteil der Dichtung gelangen, lediglich in der Kompression der Wulst besteht, worauf die Bolzen fest angezogen werden, um die Einhaltung des gewünschten Drehmoments zu gewährleisten. Hat beispielsweise eine zur Lösung einer bestimmten Diehtungsaufgabe vorgesehene wulstlose Dichtung eine Stärke von 0,81 mm und wird diese Dichtung beim Einbau in die Dichtungsanordnung in ihrer Stärke um 0,18 mm verringert, so daß sie nun eine Stärke von 0,63 mm hat, so würde eine entsprechende erfindungsgemäße Wulstdichtung im verdichteten Hauptteil von vornherein eine Stärke von 0,63 mm haben, die sich beim festen Anziehen der Bolzen zum Einspannen der Dichtung vielleicht noch um weitere 0,05 nun verringern würde, so daß sie sich dann auf 0,58 mm beliefe. Dieses Zahlenbeispiel soll natürlich nur der Veranschaulichung dienen, läßt jedooh erkennen, daß auch nach erfolgter Verdichtung des Hauptteils in diesem Teil in der Regel noch eine gewisse Kompressibilität für das Setzen der Spannbolzen in Rechnung zu stellen ist.

Abschließend ist festzustellen, daß der oben beschriebene Dichtungskörper der einleitend genannten Aufgabenstellung vollauf gerecht wird, was sich im einzelnen wie folgt begründen läßt»

1. Die Prüfergebnisse liefern eine eindeutige Bestätigung dafür, daß die Drehmomenthaltung bei einer in erfindungsgemäßer Weise hergestellten Dichtung wesentlich ausgeprägter ist ala bei Dichtungen aus dem gleichen Material, jedoch ohne die in einstüokiger Ausbildung vorgesehene Wulst, und daß auch die Deformierung der Anordnung bei Verwendung der erfindungsgemäßen Dichtung weitgehend ausgeschaltet ist.

2. Wegen der relativ hohen Dichte des Hauptteils der Dichtung und der relativ niederen Dichte im Wulstteil der Dichtung ist der erforderliche Klemmdruck im Dichtungsbei-eich abseits der Wulst erheblich kleiner, was sich ebenfalls dahingehend auswirkt, eine Deformierung der Anordnung nach Möglichkeit zu vermeiden.

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5. Da die Willst primär dazu dient, Durchttlttsöffnungen oder durch die Dichtung verlaufenden Strömungsbahnen nach außen abzudichten, i st e s wichtig, daß der Hauptteil der Dichtung eine den Einsatzbedingungen und der zu lösenden dichtungstechnischen Aufgabe angemessene Widerstandsfähigkeit besitzt, und durch die Verdichtung des Hauptteils der Dichtung wird natürlich auch die Dichtung insgesamt wesentlich widerstandsfähiger, was ihrer Eignung als fester Rückhalt oder als Basis der Wulst zugutekommt.

4° Die Verdichtung des Hauptteils der Dichtung und die Erhöhung des Dichtewerts bringt zwangsläufig eine beträchtliche Erhöhung der Beständigkeit des Dichtungsbereichs abseits der Wulst gegen fluide Medien mit sich, d.h. also der Hauptteil der Dichtung wird gegen diese Stoffe beständiger.

5· Während durch die Wulst eine Verbesserung der Dichtungeeigenschaften des Dichtungskörpers insgesamt bewirkt wird, wird durch die Verdichtung des Hauptteils der Dichtung das Abdichtungevermögen erhöht und die Eu ckfe de rungse ige η schäften der Dichtung werden im Ganzen günstig beeinflußt.

6. Durch die Verdichtung des Haupt te ils der Dichtung wird deren Zerreißfestigkeit erheblich heraufgesetzt und wird der Abnahme der Zerreißfestigkeit entgegengewirkt, die infolge einer durch die Einwirkung von Öl oder Kraftstoff bedingten Alterung eintritt, wenn die Dichtung für Zwecke eingesetzt wird, bei denen sie mit öl und Kraftstoff in Berührung kommt.

Von großer Bedeutung ist weiterhin auch die Tatsache, daß diese wesentlichen Vorteile, die in der besseren Punktionseignung und in der Möglichkeit einer an den jeweiligen Erfordernissen orientierten konstruktiven Gestaltung der Dichtung liegen, in einer rationellen wie auch praktischen Weise erzielt werden.

Patentansprüche

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Claims (18)

1. Patentansprüche

   l.lzur Abdichtung zusammengehöriger, eine Strömungsbahn einbegreifender Bauteile geeigneter Dichtungskörper, wobei die' abzudichtenden Flächen der zusammengehörigen Bauteile uneben sein können, wobei der Dichtungskörper aus einem faserverstärkten, verdichtbaren Material besteht, das winzige Hohlräume enthält, und wobei der Dichtungskörper ein Bolzenloch oder mehrere Bolzenlöcher und eine der durch die aufei nande rzu spanne nde η Bauteile verlaufenden Strömungsbahn entsprechende Öffnung aufweist, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Dichtungskörpers (35) mit einem Hauptteil (36) und einer zumindest auf einer Seite des Dichtungskörpers (35) vorgesehenen, mit diesem einstückigen Willst (37)> wobei der Hauptteil (36) im wesentlichen in der Ge samter Streckung des Dichtungskörpers (35) > jedoch ausschließlich der Wulst (37) > eine im wesentlichen einheitliche, relativ hohe Dichte hat und wobei die Willst (37) eine relativ niedere Dichte hat und sich im we sentlichen um die .■Strömungsbahn, herumerstreckt.
2. 2. Zur Abdichtung zusammengehöriger, eine Strömungsbahn einbegreifender Bauteile geeigneter Dichtungskörper, wobei die abzudichtenden Flächen der zusammengehörigen Bauteile uneben sein können, wobei der Dichtungskörper aus einem faserverstärkten, verdichtbaren Material besteht, das winzige Hohlräume enthält, und wobei der Dichtungskörper ein Bolzenloch oder mehrere Bolzenlöcher und eine der durch die aufei nande rzu spanne nde η Bauteile verlaufenden Strömungsbahn entsprechende Öffnung aufweist, gekennzeichnet durch eine vor der Verwendung vorgenommene Komprimierung des Dichtungskörpers (35) im wesentlichen in seinem Ge sam tb ere ich bis zu einer um mindestens 10 Prozent höheren Dichte als der Dichte des Dichtungsmaterials vor dem Komprimieren, wobei der Dichtungskörper (35) in einstückiger Ausbildung eine die öffnung (38) zumindest teilweise umspannende Wulst (37) aufweist und wobei die Dichte dieser Wulst (37)· im wesentlichen gleich der Dichte des Dichtungsmaterials vor dem Komprimieren oder geringer ist als diese.
3. 3. Zur Abdichtung zusammengehöriger, eine Strömungsbahn einbegreifender Bauteile geeigneter Dichtungskörper, wobei die abzudichtenden

   .. Flächen

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   Flächen der zusammengehörigen Bauteile uneben sein können, wobei der Dichtungskörper aus einem verdichtbaren Material besteht, das winzige Hohlräume enthält, und wobei der Dichtungskörper ein Bolzenloch oder mehrere Bolzenlöcher und eine der durch die aufeinanderzuspannendeη Bauteile verlaufenden Strömungsbahn entsprechende Öffnung aufweist, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Dichtungskörpers (35) mit einem Hauptteil (3&) und mit einem die Strö-

   mungsbahn im wesentlichen umspannenden Wulstteil (37) > wobei der Wulstteil (37) stark komprimierbar ist und eine relativ niedere Dichte hat und wobei der Hauptteil (36) den übrigen Teil des Dichtungskörpers (35) darstellt und eine im wesentlichen einheitliche, relativ hohe Dichte hat und eine einheitliche Stärke aufweist.
4. 4. Dichtungskörper nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem verdichtbaren Material um ein faserverstärktes Elastomer handelt.
5. 5· Dichtungskörper nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß der , Wulstteil (37) mit dem Hauptteil (36) des Dichtungskörpers (35) einstückig ausgebildet ist.
6. 6. Dichtungskörper na*h Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (35) auf beiden Seiten eine Metallverkleidung (51, 52) aufweist.
7. 7· Dichtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (35) Asbestpappe (50) mit einem anorganischen Bindemittel einbegreift.
8. θ ο Dichtungskörper nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Me tall verkleidungen (51> 52) an der Asbestpappe (50) in Haftung gebracht und die die geringere Dichte aufweisenden Wülste (56) in der Asbestpappe (50) wie auch in den He tall verkleidungen (51, 52) ausgeformt sind.
9. 9. Dichtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wülste (64) in Doppelreihen und nicht durchgehend ausgebildet sind, wobei die Metallverkleidungen (61, 62) auf beide Seiten des verdichtbaren Materials (60) aufgebracht und in den Me tall verkleidungen (61, 62) die Wülste (64) begrenzende Schlitze (63) vorgesehen

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   sind.
10. 10. Dichtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Dichtungskörper (Ö0) um ein Laminat handelt, wobei die Wulst (82) durch ein relativ weiches, kompressible s Material (85) gebildet wird, das zwischen die einander entgegengesetzten Schichten (83, 84) des Laminats eingefügt ist.
11. 11. Verfahren zum wirksamen Abdichten der zusammengehörigen Flächen benachbarter Bauteile, durch die eine Strömungsbahn hindurchverläuft, wobei die zusammengehörigen Flächen im Fall des Anlegens überhöhter Spannbelastungen an die die zusammengehörigen Bauteile verbindenden Bolzen einer Deformation unterliegen, gekennzeichnet durch den Vorgang der Einfügung eines Dichtungsteils (35) mit einer der Strömungsbahn zwischen den benachbarten Bauteilen entsprechenden Öffnung (38) zwischen die zusammengehörigen Bauteile, wobei dieses Dichtungsteil (35) aus einem verdichtbaren Packungsmaterial besteht, das zu einer relativ hohen Dichte vorverdichtet ist, wobei beim Anlegen von Spannbelastungen zum Auf einander spannen der zusammengehörigen Bauteile unter Zwischenfügung des Dichtungsteils (35) durch den zur Gewährleistung der nötigen Dreh.-momenthaltung der Bolzen beim betriebsmäßigen Einsatz der Bauteile erforderlichen Klemmdruck praktisch keine Deformation der zusammengehörigen Bauteile herbeiführbar ist, wobei das Dichtungsteil (35) auf der einen Seite oder auf beiden Seiten in einstückiger Ausbildung eine die Strömungsbahn im we sentlichen umspannende Wulst (37) aufweist, wobei diese Wulst (37) eine wesentlich geringere Dichte hat als der vorverdichterfcs Hauptteil (36) des Dichtungsteils (35) und wobei das Dichtungsteil (35) im wesentlichen in seiner Gesamterstreckung, jedoch mit Ausnahme der in einstückiger Ausbildung vorgesehenen Wulst (37) »aus dem vorverdichteten Material von hoher Dichte besteht.
12. 12. Verfahren zur Herstellung einer Dichtung, gekennzeichnet durch [a] die Verwendung einer Schicht eines verdichtbaren Packungsmaterials, [b] das Ausstanzen in einer gewünschten Gestalt, [c] das Vorkomprimieren eines Hauptteils (36) des Materials zu einer um mindestens ·

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    10 Prozent höheren Dichte als vor dem Kompressionsvorgang und [d] das gleichzeitig mit dem Vorkompressionsvorgang vorgenommene Ausformen einer Wulst (37) in dem Material, deren Dichte gleich der des vorkomprimierten Ha.uptteils (3&) oder geringer ist als die se .
13. 13. Verfahren zur Herstellung einer Dichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wulst (37) mit dem komprimierten Hauptteil (36) der Dichtung (35) einstückig ausgebildet und homogen ist.
14. 14, Verfahren zur Herstellung einer Dichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (80) mit zwei übe reinander geschichteten Lagen (83» 84) eines Packungsmaterials ausgebildet ist, wobei die die geringere Dichte aufweisende Wulst (82) durch eine Einlage (8 5) eines zwischen die beiden Lagen (83, 84) eingefügten, stark zusammendrückbaren Materials gebildet wird.
15. 15· Verfahren zur Herstellung einer Dichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Packungsmaterial (50) des Verfahrensschritts [a] dünne Me tall schichten oder Metallbeläge (51» 52) in Haftung gebracht sind.
16. 16. Verfahren zur Herstellung einer Dichtung nach Anspruch I5» dadurch gekennzeichnet, daß in den Metallbelägen (6l, 62) Schlitze (63) vorgesehen sind, die der Gestalt der zu bildenden Wülste (64) entsprechen, wobei das verdichtbare Material (60) beim Kompressionsvorgang durch die Schlitze (63) austritt.
17. 17· Verfahren zur Herstellung einer Dichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem verdichtbaren Packungsmaterial des Verfahrensschritts [a] um ein faserverstärktes Elastomer handelt.
18. 18. Zum Abdichten zusammengehöriger Bauteile geeigneter Dichtungskörper, wobei dieser Dichtungskörper zwischen die zusammengehörigen Bauteile eingefügt ist und wobei die zusammengehörigen Bauteile zu einem abdichtenden Angreifen an dem Dichtungekörper belastende Spannorgane vorgesehen sind, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Dichtungskörpers (35) mit einem Hauptteil (36) und einer zumindest

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    dest auf der einen Seite des Dichtungskörpers (35) vorgesehenen, mit diesem einstückigen Wulst (37) > wobei der Hauptteil (36) im wesentlichen in der Gfesamterstreckung des Dichtungskörpers (35)» jedoch ausschließlich der Wulst (37) > eine im wesentlichen einheitliche, relativ hohe Dichte hat und wobei die Wulst (37) eine relativ niedere- Dichte hat und im Fall des Auf spannens der zusammengehörigen Bauteile in stärkerem Maße zusammendrückbar ist.

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