DE2604303B2

DE2604303B2 - Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsrings

Info

Publication number: DE2604303B2
Application number: DE2604303A
Authority: DE
Inventors: Cyril Xavier Georges Saint- Cloud Latty (Frankreich)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-02-04
Filing date: 1976-02-04
Publication date: 1980-11-13
Also published as: CA1078566A; SE427957B; US4298562A; DE2604303A1; DE2604303C3; SE7601149L; GB1529912A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsrings, wobei ein System sich kreuzender textiler Fäden mit einem Elastomer oder Plastomer beschichtet, zu einem Dichtungsring geformt und anschließend formgepreßt wird.

Als Stand der Technik ist es bereits bekannt, ein Rechteckprofil aus einem textlien Gewebe herzustellen, dieses zu imprägnieren, wonach anschließend das Rechteckprofil auf die richtige Länge zugeschnitten und im oberen Bereich mit einem Schlitz versehen wird. Dieses Rechteckprofil wird in eine Form eingeführt, wobei durch ein Formteil der Schlitz zu einem V-Profil erweitert wird (US-PS 36 64 908).

Nachteilig ist hei dieser bekannten Ausführungsform daß eine homogene Verteilung des Imprägniermittels nicht zu erreichen ist, da lediglich das textile Gewebe eine Imprägnierung erfährt Weiterhin muß das textile Gewebe entsprechend zugeschnitten werden, wodurch sich zusätzliche Arbeitsgänge bei der Herstellung des Dichtungsringes ergeben.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin die Herstellung eines Dichtungsringes, wobei als Grundmaterial wiederum ein textiles Gewebe mit einer Gummiimprägnierung versehen wird (US-PS 20 52 603). Der daraus hergestellte Dichtungsring weist eine verstärkte Rückseite und eine elastische Vorderlippe auf, wobei entsprechend der Dichtungswirkung unterschiedliche Imprägnierauflagen vorgesehen sind. Die Art der Herstellung des Dichtungsringes läßt sich diesem bekannten Stand der Technik nicht entnehmen, wobei zusätzlich wiederum nur das textile Gewebe in seiner Gesamtheit eine Imprägnierung erfährt und damit eine homogene Verteilung des Imprägniermittels nicht gegeben ist

Bei Keilriemen zählt es weiterhin zum Stand der Technik, eine Weichgummiseele mit einem von unvulkanisiertem Gummi durchtränkten Faden zu umspinnen (DE-PS 8 26 998). Dieser Keilriemen dient

zur Übertragung von Zugkräften und ist keinesfalls in der Lage, eine Dichtwirkung auszuüben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtringes zu schaffen, welches auf einfache und kostsparende Weise eine homogene Imprägnierung des gesamten Gegenstandes ermöglicht und keiner aufwendigen Installation zu seiner Durchführung bedarf.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Die Textilfaden werden durch ein Imprägnierungsbad des Elastomer oder Plastomer einzeln gezogen,

b) die imprägnierten textlien Fäden werden anschließend zu einem Rohband vorbestimmter Breite, Dicke und Textur verflochten oder verwebt,

c) das imprägnierte Rohband wird entsprechend dem herzustellenden Profil vorgeformt, imprägniert und wendelförmig zu dem Dichtungsring aufgewickelt.

Da die Fäden einzeln imprägniert werden, erfahren sie vorteilhafterweise eine gleichmäßige Beschichtung ihrer gesamten Oberfläche durch das Elastomer oder Plastomer, d.h. es ergibt sich von vornherein eine homogene Verteilung des Imprägnierungsmittels in dem aus den Fäden hergestellten Rohband. Da die Herstellung des Dichtungsringes durch Flechten oder Weben erfolgt, sind keine großangelegten Installationen zur Herstellung dieses Dichtungsringes erforderlich. Ein endloses, durch Flechten oder Weben hergestelltes Band wird wendelförmig zu dem Dichtungsring aufgewickelt, so daß sich eine schnelle und wirkungsvolle Herstellung ergibt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die imprägnierten, textlien Fäden auf einer Flechtmaschine mit Hängedüsen verflochten werden. Weiterhin besteht vorteilhafterweise die Möglichkeit, daß mehrere Längen eines Bandes wendelförmig zu einem Zylinder eingerollt und unter Druck zu einem Ringblock mit redüteckigem Querschnitt verformt werden.
In anderer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, daß die Bandlängen zu einem V-Profil vorgeformt und dann übereinandergelegt und schließlich unter Druck miteinander verbunden werden.
Es besteht erfändungsgemäß auch die Möglichkeit,

daß der formgepreßte Dichtungsring mit einem Wulstprofil aus Nitrilkautschuk durch Vulkanisierung verbunden wird.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann das textile Material mit einem Imprägniermittel und gegebenenfalls einem Schmiermittel- und/oder Schutzmittel-Zusatz versehen werden in einer Menge von 10-40% des Endproduktes.

Insgesamt ergibt sich, daß ich das Rohband genau entsprechend den Sollmaßen des gewünschten Dich- κι tungsringes herstellen läßt, wobei erfindungsgemäß das Verfahren damit vielseitig anwendbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt ι

F i g. 1 einen vorgeformten Dichtungsring vor seiner Formpressung,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 eine Sprengansicht eines wendelförmig gewikkelten Bandes zur Herstellung eines Ringes nach F i g. 1,

Fig.4 einen Axialschnitt durch eine Dichtungspakkung aus mehreren gemäß dem Verfahren hergestellten Ringen,

F i g. 5 einen Axialschnitt durch eine Dichtungspakkung mit einem gemäß dem Verfahren hergestellten 2^r> Ring,

Fig.6 eine Abdichtung eines hydraulischen Antriebs mittels gemäß dem Verfahren hergestellter Ringe.

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

Nach einer anderen Ausführungsform werden die Fäden auf einem Webstuhl zu einem schmalen Band verwebt.

Die Bänder, aus denen die Dichtungsringe geformt werden, lassen sich in großen Längen kontinuierlich herstellen.

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

Das Elastomere oder Plastomere macht vorzugsweise ca. 30% des Endproduktes aus. Sein prozentualer Anteil an der Imprägnierlösung wird derart gewählt, &o daß das Endprodukt in Flüssigkeiten eine vorbestimmte Quellung zeigt, d. h. eine 0%-Stellung oder eine bestimmte Quellung, die eine ausreichende Druckfestigkeit und Dichtigkeit des Rings in praktischer Anwendung gewährleistet. Der Imprägniermittellösung lassen t>⁵ sich auch Schmiermittel- und/oder Schutzmittel-Zusätze beimengen, z. B. Graphit, Glimmer, Zinkoxid oder eine Polytctrafluoräthyien-Di&pcrsiuii.

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

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

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

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

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

Beispiel I

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

Die auf diese Weise zu 8—10% mit Kautschuk getränkten Fäden werden zu einem Band von 17 mm Breite und 1,5 mm Dicke aus 62 Fäden mit 30 Kreuzungen auf 10cm verflochten, z.B. bis zu einer Länge von 330 mm (F i g. 1 und 2).

Das erhaltene Band 1 wird wendelförmig derart gewickelt, daß sich die Lagen 2,3,4 höhenmäßig, d. h. in Richtung der Spiralachse überlagern und gleichen Durchmesser haben. Die Windungslagen 2,3,4 werden miteinander verbunden und zu einem V-förmigen Profil vorgeformt und dann für eine Dauer von 5 Minuten bei Einwirkung einer Temperatur von 150⁰C unter einem Druck von 400 bar formgepreßt. Der fertige Dichtungsring hat dann ein Sollmaß von 45 χ 60 mm und wiegt 5 g.

Mehrere solcher Ringe 1 lassen sich zu einer Dichtungspackung frei ineinanderfügen, welche Drükken bis zu iOööbar standzuhalten vermap. Eine

derartige Packung besteht aus einem oder mehreren Ringen 11 (im dargestellten Beispiel aus einem Ring 1) sowie einem oberen Ring 6 und einem unteren Ring 8, welche auf gleiche Weise wie vorstehend beschrieben aus einem Band von 400 oder 500 mm Länge herstellbar sind.

Beispiel Il

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

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

Beispiel IH

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

Es werden mehrere gleiche Bänder hergestellt und dann übereinandergelegt und für eine Dauer von 15 Minuten bei Einwirkung einer Temperatur von 150°C unter 300 bar formgepreßt. Das Endprodukt wird dann eine Stunde lang bei 300° gesintert. Der als Endprodukt erhältliche Ring besteht zu 20% aus Polytetrafluoräthylen und zu 80% aus Asbest

Beispiel IV

Aus Asbestfaden und reibungsminderndem, z. B. Antimonblei, bestehenden Metallfäden läßt sich ein reibungsarmer Spezialring herstellen. Dabei werden 47 Asbestfaden 16/2 und 14 mit reibungsminderndem Metali verstärkte Asbestfaden 10/10 zur Imprägnierung durch ein Bad einer Lösung aus Nitrilkautschuk gezogen und dann zu einem Rohband verflochten, das dann seinerseits in Nitrilkautschuk getränkt wird, so daß das Band schließlich zu 65% aus Asbest, zu 15% aus reibungsarmem Metall und zu 20% aus Nitrilkautschuk besteht. Das Band wird dann flach ausgelegt, balgartig zu mehreren übereinanderliegenden Lagen gleicher Länge gefaltet und die Falten werden zu einem im wesentlichen rechteckigen Profil miteinander verbunden. Dieses Gebilde wird dann für eine Dauer von 15 Minuten unter Einwirkung einer Temperatur von 150⁰C unter einem Druck von 400 bar formgepreßt.

Der erhaltene Ring hat ein Sollmaß von 89 χ 100 und eine Höhe von 4 mm. Seine Quellung beträgt 0%.

Beispiel V

Aus einem behandelten und imprägnierten Textilfaden und einem Kautschukprofil 12 wird ein Verbundring ι hergestellt. Zu diesem Zweck wird von Baumwollfäden ausgegangen, die zuvor nach einem Anlagerungsverfahren mit Isocyanaten behandelt, zur Gummierung durch eine Nitrilkautschuklösung gezogen und dann zu einem Band von 10,5 mm Breite und 1,3 mm Dicke auf eine

κι Länge von 565 mm verflochten wurden. Dieses Rohband wird dann unter Hitzeeinwirkung von 150°C unter einem Druck von 250 bar für die Dauer von einer Minute formgepreßt. Das erhaltene Gebilde 14 wird mit einem Wulstprofil 12 aus Nitrilkautschuk mit 80

ij Shorehärte verbunden (Fig.5) und in dieser Verbindung in einer Preßform unter einen Druck von 200 kg/cm² bei 150⁰C für eine Dauer von 5 Minuten vulkanisiert. Der hierbei erhältliche Ring besteht zu 45% aus Textilfaser und zu 55% aus Kautschuk.

Beispiel Vl

Aus Baumwollfäden der Güte D, 120 tex, lassen sich auch quellende Dichtungsringe herstellen. Die Säumig wollfäden werden zunächst zur Imprägnierung durch ein Bad von in einem polaren Lösungsmittel gelösten Copolymeren auf Acrylnitril-Basis mit einem Molekulargewicht 72 durchgezogen, wobei der prozentuale Anteil des Acrylnitril in der Lösung derart gewählt

)<i wird, daß die Endsubstanz in hydraulischen Arbeitsflüssigkeiten quellfähig ist, und z. B. nach 24 Stunden bei 70⁰C im Bezugsöl ASTM 3 eine Quellung von 5% zeigt. Die imprägnierten Fäden werden getrocknet und in einer Flechtmaschine mit Hängedüsen zu einem Band

r· von 12,5 mm Höhe und 1,5 mm Stärke mit im wesentlichen 4 Maschen pro 1 cm verflochten. Dieses Flechtband wird dann seinerseits mit der gleichen Lösung wie die Fäden imprägniert und zu diesem Zwecke ebenfalls kontinuierlich durch ein Bad geführt.

4(i Nach erfolgter Trocknung wird das imprägnierte Band zylinderförmig über mehrere Lagen, z. B. 4 Lagen, eingerollt und die vier einander beaufschlagenden Lagen werden miteinander verbunden und dann bei 160⁰C für die Dauer von 15 Minuten unter Druck von

·»■"> 600 bar zu einem Zylinderblock formgepreßt. Dieser Block wird dann auf gewünschte Höhe zu Dichtungsringen mit rechteckigem Querschnitt von z. B. 8 mm Höhe zugeschnitten.
Derartige Ringe haben sich als besonders geeignet für

w die Abdichtung von hydraulischen oder pneumatischen Antrieben erwiesen. Zwei solcher Ringe (F i g. 6) lassen sich z. B. auf dem Kolben 20 eines einfachwirkenden hydraulischen Arbeitszylinders anbringen, der von einem Mineralöl bei einem Druck von 350 bar betrieben wird und bei dessen Richtungsumkehr die Temperatur bis auf 70° C ansteigt Jeder Ring 16 wird in eine Umfangsnut 24 im Kolben 20 eingeführt, welche mit rechteckigem Querschnitt eine Höhe von 9 mm und eine Tiefe von 235 mm besitzt

bo Zwischen der freien Kante der Nut und dem Ring besteht nach erfolgter Montage zunächst noch ein ziemlich großes Spiel, aber wenige Sekunden nach Ingangsetzung ist die Dichtigkeit vollkommen, da das Spiel zwischen dem Ring und der Nut durch die

t>5 Quellung des Ringes ausgeglichen wird.

Man hat einen auf diese Weise ausgerüsteten Arbeitskolben über eine Betriebsdauer von 2800 Stunden getestet ohne daß ein Leck oder gar ein

Verschleiß des Rings oder des Zylinders festgestellt wurde.

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

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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsrings, wobei ein System sich kreuzender, textiler Fäden mit einem Elastomer oder Plastomer beschichtet zu einem Dichtungsring geformt und anschließend formgepreßt wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) die textlien Fäden werden durch ein Imprägnierungsbad des Elastomer oder Plastomer einzeln gezogen,

c) das imprägnierte Rohband wird entsprechend dem herzustellenden Profil vorgeformt, imprägniert und wendelförmig zu dem Dichtungsring aufgewickelt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die imprägnierten, textlien Fäden auf einer Flechtmaschine mit Hängedüsen verflochten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der prozentuale Anteil des Elastomer oder Plastomer in der Imprägnierlösung derart gewählt wird, daß das Endmaterial gegenüber den abzudichtenden Flüssigkeiten ein bestimmtes Quellvermögen besitzt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Längen eines Bandes wendelförmig zu einem Zylinder eingerollt und unter Druck zu einem Ringblock mit rechteckigem Querschnitt verformt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandlängen zu einem V-Profil vorgeformt und dann übereinandergelegt und schließlich unter Druck miteinander verbunden werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der formgepreßte Dichtungsring (14) mit einem Wulstprofil (12) aus Nitrilkautschuk durch Vulkanisierung verbunden wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Material mit einem Imprägniermittel und gegebenenfalls einem Schmiermittel- und/oder Schutzmittel-Zusatz versehen wird in einer Menge von 10—40% des Endprodukts.