DE2604303C3 - Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsrings - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines DichtungsringsInfo
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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.
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. h'>
wobei durch ein Formteil der Schlitz zu einem V-Profil
erweitert wird (US-PS 36 64 908).
Nachteilig ist bei dieser bekannten Ausfuhrungsform,
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 Dicbtungswirkung 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 να· bestimmter 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 rechteckigem Querschnitt verformt werden.
In anderer Ausgestaltung dec Erfindung ist es möglich, da« die Bandlängen zu einem V-Profil
vorgeformt und dann übereinandergelegt und schließlich unter Druck miteinander verbunden werden.
daü 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 s
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 Dichtungsringes 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
F i g. 1 einen vorgeformten Dichtungsring vor seiner Formpressung,
F i g. 3 eine Sprengansicht eines wendelförmig gewikkelten Bandes zur Herstellung eines Ringes nach F i g. t,
F i g. 4 einen Axialschnitt durch eine Dichtungspakkung aus mehreren gemäß dem Verfahren hergestellten
Ringen,
Fig.5 einen Axialschnitt durch eine Dichtungspakkung mit einem gemäß dem Verfahren hergestellten
Ring,
F i g. 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, Polytetrafluoräthylen oder Metall.
Alle diese Fäden werden zunächst in einem Anlagelängsverfahren 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- *o
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. «5
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 so
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, «>
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 «
sich auch Schmiermittel- und/oder Schutzmittel-Zusätze beimengen, z.B. Graphit, «'.!.r'..~icr. Zinkoxid oder
eine Polytetrafluoräthylen-b-sv ■ .
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 formgepreßt
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 Formpressung unter Hitzeeinwirkung hergestellt Häufig werden
die Bänder vor der Formpressung, vorzugsweise sogar vor ihrer Oberlagerung, zu einem IMörroigen oder
analogen Profil verformt, so daß äzr Dichtungsring
allein oder gemeinsam mit anderen entsprechend geformten Ringen verwendbar ist
Nach einer anderen Ausführungsform werden mehrere Bandkgen mit verhältnismäßig hohem Quellvermögen 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 Durchführungsbeispiele für das Verfahren nach der Erfindung
beschrieben:
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 13 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 Oberlagern 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 ri Minuten bei
Einwirkung einer Temperatur von 150°C unter einem Druck von 400 bar formgepreßt. Der fertige Dichtungsring hat dann ein Soilnaß vcn 45 χ 60 mm und wiegt 5 g.
Mehrere solcher Ringe 1 lassen sich zu einer Dichtungspackung frei ineinanderfügen, welche ürükken bis zu 1000 bar standzuhalten vermag. Eine
derartige Packung besteht aus einem oder mehreren Ringen 1 (im dargestellten Beispiel aus einem Ring I)
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.
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 1 3 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. I. Die übereinanderliegenden
Bandstarken 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'vo Quellvermögen hat.
Auf diese Weise lassen sich Dichtungsringe für eine Packung mit .Sollmaßen von 50 χ 65 mm herstellen.
Beispiel III
Als Ausgangsmaterial werden Asbestfaden verwendet,
die mit einer PolytetrafluoräthylenDispersion
imprägniert werden. Die Fäden werden dann zu einem Band son 24 mm Breite und 1.8 mm Stärke mit 22
Kreuzungen pro 10 cm verflochten.
Ls werden mehrere gleiche Bänder hergestellt und dann übereinandergelegt und für eine Dauer von 15
~ _ Cf1C
Aus einem behandelten und imprägnierten Textilfaden und einem Kautschukprofil 12 wird ein Verbiindring
ί 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
in 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
i) Shorehärte verbunden (Fig. 5) und in dieser Verbindung
in einer Preßform unter einen Druck von 200 kg/cm2 bei 150'C für eine Dauer von 5 Minuten
vulkanisiert. Der hierbei erhältliche Ring besteht zu 45% aus I extiltaser und zu 55% aus Kautschuk.
Beispiel VI
Aus Baumwollfäden der Güte D, 120 tex, lassen sich auch quellende Dichtungsringe herstellen. Die Baumwollfäden
werden zunächst zur Imprägnierung durch ein Bad von in einem polaren Lösungsmittel gelösten
Copolymeren auf Acrylnitril-Basis mit einem Molekulargewioit
72 durchgezogen, wobei der prozentuale Anteil des Acrylnitril in der Lösung derart gewählt
wird, daß die Endsubstanz in hydraulischen Arbeitsflüssigkeiten
quellfähig ist. und z. B. nach 24 Stunden bei 70 C im Bezugsöl ASTM 3 eine Quellung von 5% zeigt.
Die imprägnierten Fäden werden getrocknet und in einer Flechtmaschine mit Hängedüsen zu einem Banu
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. Nach erfolgter Trocknung wird das imprägnierte Band
zylinderförmig über mehrere Lagen, z. B. 4 Lagen.
unter 300 bar formgepreßt. Das Endprodukt wird dann eine Stunde lang bei 300' gesintert. Der als Endprodukt
erhältliche Ring besteht zu 20% aus Polytetrafluoräth\-
len und zu 8O0O aus Asbest.
Beispiel IV
•Xus Asbestfaden und reibungsminderndem. z. B.
■Xntimonb'ei. bciiehenden Metallfaden läßt sich ein
reibungsarmer Spezialring herstellen. Dabei «e.-d.1- 47
Asbestfaden !6.2 und 14 mit reibungsmindernaem Metall verstärkte Asbestfaden 10/10 zur Imprägnierung
durch ein Bad einer Lösung aus Nitrilkautschuk gezogen und dann zu einem Rohband verflochten, das
dan" seinerseits in Nirilkautschuk getränkt wird, so daß
das Band schließlich zu 65% aus Asbest, zu 15% aus reib'jp.gsarmem Metal! 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
Mimten -.inter Einwirkung einer Temperatur von 150" C
unter eine— Druck von 400 bar formgepreßt.
Der erhaltene R'.e rat em Soiirnaß von 89 χ 100 und
eine Höhe ν·-;π * rr.rr Seine Queüung beträgt O0O.
Lagen werden miteinander verbunden und dann bei 160" C 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 die Abdichtung von hydraulischen oder pneumatischen
Antrieben erwiesen. Zwei solcher Ringe (F i g. 6; iassen 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
Lm'anesnut 24 im Kolben 20 eingeführt, welche mit
rechteckigem Querschnitt eine Höhe von 9 mm und eine Tiefe von 2.35 mm besitzt.
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 Ouel'ung 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 städlicshen 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 (7)
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 Imprägnie- ι ο
rungsbad 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
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 L5»,gen eines Bandes
wendelförmig zu einem Zylinder eingerollt und unter Druck zu einem Ringblor1; 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 gekenn- **
zeichnet, 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.
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