DE2733161A1 - Dichtungskoerper und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

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Anmelder:

J. Young (Scientific Glassware) Ltd., 11, Colville Road, Acton, London W.3 8BS (England)

Dichtungskörper und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Dichtungskörper mit wenigstens einem Dichtungsring sowie ein Verfahren zur Herstellung des Dichtungskörpers. Der Dichtungskörper ist zur Verwendung in einem rohrartigen Gehäuse, Hülse od.dgl. gedacht, wobei er gegen die Innenwandung des Gehäuses anliegt, um eine Dichtung zu bewirken. Die Erfindung betrifft ferner solche Dichtungskörper in Form von Ventilkörpern zur Steuerung des Durchflusses von chemischen Fluiden durch das Gehäuse, und weiter betrifft die Erfindung auch Strömungssteuereinrichtungen unter Verwendung der genannten Ventilkörper.

Dichtungskörper, die einen Dichtungsring aus chemisch inertem, zähem und kompressiblem Material wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen oder aus elastomerischem Material wie z»B. VITON, sind bekannt.

Obwohl Dichtungsringe aus Polytetrafluoräthylen die gewünschte chemische Neutralität und einen vernachlässigbaren Reibungskoeffizienten aufweisen, wodurch die Ringe in teuren Vorrichtungen verwendet werden können, die hochvakuumfähige oder hochleistungsfähige Dichtungsventilkörper in rohrartigen Gehäusen mit präziser

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Innenbohrung benötigen, wie es z.B. in dem britischen Patent 1 253 2o5 der Anmelderin beschrieben ist, sind die Dichtungskörper mangels einem ausreichenden Federvermögen bei gewissen anderen Anwendungen nicht verwendbar, z.B. bei Ventilgehäusen (barrel members) mit ungenauer Innenbohrung, und zwar für allgemeine Laboratoriumszwecke. Andererseits haben elastomerische Dichtungsringe das gewünschte Federvermögen, jedoch ist ihre Verwendung bisher aufgrund der mangelnden Widerstandsfähigkeit gegen einige Chemikalien und aufgrund ihrer Neigung geschmälert, an der Innenwandung des Gehäuses anzukleben.

Es wurden Versuche unternommen, die elastischen Dichtungsringe bei Verwendung von chemisch inerten, zähen und kompressiblen Materialien unter dem Gesichtspunkt abzudecken bzw. zu schützen, um die Vorteile dieser Materialien mit denen der Elastomeren zu kombinieren, jedoch sind diese Versuche nicht zur vollen Zufriedenheit der Anmelderin ausgefallen. Zum Beispiel ist in dem britischen Patent 1 157 62o ein zusammengesetzter Dichtungskörper in Form einer Ventilspindel oder eines Ventilkolbens beschrieben, bei dem eine getrennte Ringabdeckung, die z,B, aus Polytetrafluoräthylen besteht und auf einem Kern angeordnet ist, unter Ausdehnung in Dichtungskontakt mit der Innenwandung eines umgebenden Glasbehälters gebracht ist, indem ein elastomerer Dichtungsring durch eine Mutter und eine Feder in die Form eines Gummirohres gedrückt wird oder indem der Dichtungsring durch ein Fluid in diese Form gedrückt wird, welches wiederum dem Druck einer Stange ausgesetzt ist/ die in den genannten Kern eingeschraubt ist. Nachteilig hierbei ist, daß durch den Druck des Gummirohres das umgebende Glas

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zu Bruch gehen kann, da der Gummidruckwert nicht leicht einzustellen ist. Überdies ist das Federvermögen des Gummirohres aufgrund der Dicke der umgebenden Abdeckung abgeschwächt, wobei die Dicke einen ausreichenden Wert besitzen muß, damit die Form der getrennten Abdeckung erhalten werden kann. Mit solchen Dichtungsgliedern kann ein hohes Vakuum nicht garantiert werden, und ferner kann ein überhöhter Druck des Gummirohres ein Auftrennen der Abdeckung zur Folge haben, wobei weiterhin ein Nachlassen der Kompressionskraft sich dahingehend auswirken kann, daß ein unerwünschtes Hindurchtreten von Chemikalien an der verbreiterten Abdeckungsfläche eintreten und das Gummirohr angreifen kann. Weiterhin weist die Ventilspindel einen komplexen Aufbau auf ist aus mehreren Teilen hergestellt.

Das britische Patent 1 473 5oo offenbart ebenfalls einen mehrteiligen Dichtungskörper in Form eines Ventilkörpers, der einen Dorn und eine getrennte Schicht bzw. Abdeckung, z.B. aus Polytetrafluoräthylen, umfaßt, wobei die Abdeckung über das eine Dornende greift, um einen federnden Gummidichtungsring in einer ringförmigen Nut des Dorns zu umgeben. Obwohl dieses Patent lehrt, daß der Gummiring die Wandung der Abdeckung nach außen drückt, um eine federnde Dichtung zwischen der Innenwandung eines Gehäuses und der Spindel vorzusehen, ist dieser AuswiJrtsdruck aufgrund der Dicke der Abdeckung sehr gering. Da ebenfalls keine positive Verbindung der Abdeckung mit dem Dorn besteht und gemäß der Dicke der Abdeckungswand, die für die Erhaltung der Abdeckungsform erforderlich ist, hat die Anmelderin festgestellt, daß ein solcher Ventilkörper zur Verwen-

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dung bei einem Hochvakuum, z.B. bis zu 1o torr nicht geeignet ist, da die Chemikalien zwischen der Abdeckung und dem Gehäuse entweichen und nach unten zwischen der Abdeckung und dem Dorn hindurchtreten können und den Gummidichtungsring angreifen. Aufgrund der Drehbewegung des Ventildorns in bezug auf das Gehäuse ist weiterhin nachteilig, daß die Abdeckung dazu neigt, sich in bezug auf den Dorn zu bewegen, wodurch der Reibsitz dazwischen gelockert wird, wenn nicht Verbindungsmittel vorgesehen sind, z.B. ein verkeiltes Metallverbindungsglied, Durch dieses Teil ist außerdem noch ein zusätzliches Teil in dem Ventilkörper vorhanden, das zwischen dem Ende der Abdeckung und dem Dorn angeordnet ist. Auch ist an diesem Ventilkörper nachteilig, daß er keine gute Unterbrechung gestattet, daß ein Flüssigkeitseinschluß zwischen dem Ventilkörper und «seiner Bohrung durch kapillare Anziehungskräfte eintreten kann und daß zuviel totes Spieles und Strömungsstau gegeben ist. Aufgrund dieser Nachteile werden in Laboratorien bei Verwendung von eingefetteten Mattglasventilkörpern mit all ihren Nachteilen für allgemeine Verwendungszwecke Regreßansprüche gestellt.

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines zusammengesetzten Dichtungskörpers mit einem elastomerischen Dichtungsring, welch letzterer mit einem im wesentlich chemisch inerten, zähen, kompressiblen Material abgedeckt ist, wobei bei dem Dichtungskörper die aufgezählten Nachteile vermieden oder zumindest auf ein Minimum herabgesetzt sind.

Gemäß dieser Aufgabe besteht die Lösung nach einem Gesichtspunkt

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in einem Dichtungskörper zur Verwendung in einer Bohrung eines rohrartigen Gehäuses, Hülse od.dgl., bestehend aus einem im Querschnitt kreisförmigen Schaft aus im wesentlichen chemisch inertem, zähem, kompressiblem Material, aus einem in einer Ringnut des Schaftes sitzenden elastomerischen Dichtungsring und aus einer den Dichtungsring schützenden Abdeckung, wobei sich der Dichtungskörper erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung hinsichtlich des elastomerischen Dichtungsringes ausreichend dünn ausgebildet ist, um einen federnden Ringwulst in der Abdeckung zu bilden, daß die Abdeckung auf einer Seite des Dichtungsringes mit dem Schaft integral zusammenhängt und auf der anderen Dichtungsringseite einen zusammengedrückten gerollten Teil aufweist, wodurch der Dichtungsring durch die Abdeckung auf seinen beiden Seiten abgedichtet ist.

Da nun der elastomerische Dichtungsring auf seinen beiden Seiten durch die integrale Verbindung und durch den gerollten Endbereich der Abdeckung hermetisch abgedichtet ist und da die Abdeckung einen ringförmigen, kompressiblen, federnden Wulst aufgrund der Dünnheit der Abdeckung aufweist, sind die Vorteile des elastomerischen Materials mit denen des chemischen inerten, zähen und kompressiblen Materials vereint, um einen Dichtungskörper zu schaffen, bei dem der Dichtungsring nicht durch Lösungsmittel angegriffen werden kann, so daß der Dichtungskörper in Verbindung mit korrosiven und giftigen Fluiden, inerten Gasen, Flüssigkeiten von hoher Reinheit wie Äther, Pyriden und anderen tückischen bzw, gefährlichen Flüssigkeiten. Aufgrund des federnden Wulstes in der Abdeckung kann

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der Dichtungskörper nach der Erfindung weiterhin bei Abdichtungen verwendet werden, bei denen ungenaue Bohrungen gegeben sind, z.B. bei der Herstellung von Glasrohrleitungen, von Leitungen aus Glas und Metallrohren sowie bei Leitungen aus Metallrohren allein.

Der Schaft kann aus Vollmaterial bestehen, wenn er zur Verwendung als Ventilstöpsel oder Ventilkolben gedacht ist, um eine Fluidsteuerung in einer Strömungsteuereinrichtung vorzusehen, oder er kann es einem hohlen Körper bestehen, z.B. Kreisringform aufweisen, wenn er z.B. zur Herstellung einer Verbindung zwischen Rohrenden oder in einer Pumpe gedacht ist.

In einer Ausführungsform als hohler Dichtungskörper nach der Erfindung ist derjenige Bereich des Dichtungskörpers, der sich unter der Ringnut, die den elastomerischen Dichtungsring aufnimmt, befindet, ausreichend dünn, so daß auch hier der Dichtungsring einen federnden Wulst in diesem Schaftbereich ausbilden kann. Wenn daher der Dichtungskörper in einer Verbindungsanordnung verwendet wird, um ein Glasrohr mit einem tonnenartigen Teil von größerem Außendurchmesser zu verbinden, liegen die beiden ringförmigen, federnden Wülste an der Außenwandung des Rohres und an der Innenwandung des tonnenartigen Teils an.

In einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung, und zwar in Form eines Ventilkörpers, der insbesondere für die allgemeine Benutzung in Laboratorien geeignet ist, ist der hohle Dichtungskörper auf einem Spindelteil des Ventilkörpers angeordnet, derart, daß

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der hohle Dichtungskörper und der Spindelteil zueinander axial verschiebbar sind.

Um eine doppelte Dichtungswirkung sowohl für atmosphärische als auch für Fluiddichtungen zu erhalten, kann der gerollte Teil der Abdeckung zusätzlich zu dem federnden Wulst als weiterer Dichtungsring dienen.

Der elastomerische Dichtungsring kann ein O-Ring oder ein Ring mit quadratischem Profilquerschnitt sein.

Vorzugsweise besteht der Schaft mit seiner integralen zylinderischen Abdeckung aus Polytetrafluoräthylen und der elastomer!sehe Dichtungsring aus VITON (Handelszeichen), jedoch kann ein weiter Bereich von elastomerischen Materialien angewendet werden, wie z,B. Gummi, Siliziumelastomere und Neoprene.

Das tonnenartige Gehäuse besteht vorzugsweise aus Glas, z.B. Sodaglas, Borsilikatglas oder Quarzglas, bei denen nur ein vernachlässigbarer Ausdehnungskoeffizient gegeben ist, und der Dichtungskörper nach der Erfindung kann als Kompressionsverbindung benutzt werden, um Glasrohrenden miteinander verbinden zu können, die einen unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten haben.

Der Ventilkörper ist vorzugsweise zur Verwendung in einem tonnenartigen Glied bzw. Gehäuse mit Außengewinde an dessen Zugang gedacht, wobei das Gehäuse mit einer Gewindekappe in Eingriff steht, die

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so auf dem Ventilkörper montiert ist, daß, wenn der Ventilkörper in die Bohrung des tonnenartigen Gehäuses eingesetzt ist, der federnde Wulst mit der Gehäusewandung in Eingriff steht, um den Gehäusezugang abzudichten, wobei das freie Ende des Ventilstöpsels oder Ventilkolbens mit einem sich verjüngenden Sitz im Gehäuseauslaß in Eingriff gelangen kann, um den Fluiddurchfluß dadurch zu unterbrechen.

Die Kappe besteht zweckmäßigerweise aus Kunststoff z.B. aus Nylon oder Polypropylen.

Nach einem anderen Gesichtspunkt besteht die Erfindung auch aus einer Strömungssteuereinrichtung, die einen vorstehend erläuterten Ventilkörper oder eine Verbindung mit einem hohlen Dichtungskörper, wie er ebenfalls vorstehend erläutert ist, enthält.

Der hohle Dichtungskörper kann in einer Kompressionsverbindung, in den verschiebbaren Hülsen einer Gaspumpe, bei Glas/Metall-Dichtungen und bei abgestuften Dichtungen verwendet werden.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung eines vorgenannten Dichtungskörpers zur Verwendung in einer Bohrung eines tonnenartigen Gehäuses od.dgl, und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Schicht von einer im Querschnitt kreisförmigen oder kreisringförmigen Stange aus im wesentlichen chemisch inertem, zähem, kompressiblem Material geschnitten und aufgerollt wird, wobei die Schicht mit der Stange integral verbunden bleibt, daß in den von der Schicht befreiten

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Abschnitt der Stange eine Ringnut eingeformt wird, daß in die Ringnut ein Dichtungsring aus einem Elastomer od.dgl. eingelegt wird, daß die aufgerollte Schicht wieder entrollt wird,um den Dichtungsring abzudecken, wobei der freie Endbereich der Schicht auf einer Dichtungsringseite gerollt zurückbleibt, und daß dieser gerollte Endbereich gedrückt wird, um den Dichtungsring dichtend einzufassen.

Nach diesem Verfahren kann die Schicht bzw. Abdeckung mit der gewünschten Dünnheit hergestellt werden, so daß sie so auf den elastomerischen Dichtungsring abgestimmt ist, um den federnden Wulst in der Abdeckung bilden zu können. Die Dicke der Abdeckung liegt zweckmäßig in 'der Größenordnung von o,15 mm, kann jedoch nach oben oder unten abweichen, so daß die Abdeckung nicht so dünn ist, daß sie auf bricht ,oder nicht zu dick ist, daß die Ausbildung eines federnden Wulstes in der Abdeckung verhindert ist.

Die Schneid- und Rollarbeitsgänge werden zweckmäßigerweise durch ein Werkzeug mit einem runden Teil, der in einer Schneidspitze endet, ausgeführt, wobei das Werkzeug während der Drehbewegung der Stange parallel zur Stange geführt wird, wobei der gerundete Teil in die Bewegungsrichtung des Werkzeuges zeigt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der anliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. In der Zeichnung sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile verwendet. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Seitenansicht mit teilweise weggebrochener Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Dichtungskörpers,

Fig. 2 einen teilweise dargestellten Längsschnitt durch den Dichtungskörper nach Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer

Strömungssteuereinrichtung mit einem gemäß Fig. 1 ausgebildeten Ventilglied,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles eines Dichtungskörpers,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V^V der Fig. 4,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung einer Verbindung mit einem Dichtungskörper nach Fig. 4,

Fig. 7 eine Schnittansicht eines Ventilkörpers mit einem Dichtungskörper nach Fig. 4,

Fig. 8 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer

Strömungssteuereinrichtung mit einem Ventilkörper nach Fig. 7,

Fig. 9a eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht auf ein ^un Werkzeug zum Herstellen der Dichtungskörper nach den Fig. 1 und 4,

Fig.loa, Verfahrensschritte zum Herstellen des Dichtungs- ° ' ^Oc körpers nach Fig. 1 unter Verwendung des Werkzeuges nach Fig, 9.

Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Dichtungskörper weist die Form eines allgemein mit 1 bezeichneten Ventilkörpers auf und besteht aus einem vollen Schaft 2 von kreisförmigem Querschnitt, der einen

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Ventilstöpsel oder Ventilkolben bildet, der aus Polytetrafluoräthylen hergestellt ist. Zwischen seinen Enden besitzt der Schaft 2 einen Abschnitt 3 von reduziertem Durchmesser, in den eine Ringnut 4 eingearbeit ist. Ein aus elastomerischen Material hergestellt ter Dichtungsring 5, z.B. aus VITON (Warenzeichen) _t ist in der Ringnut 4 eingesetzt, die eine Tiefe aufweist, die es dem äußeren Umfang des Dichtungsringes ermöglicht, über die zylinderische Oberfläche des Abschnittes 3 des Schaftes vorzustehen. Auf einer Seite des Ringes 5 hängt mit dem Schaft 2 eine zylinderische Abdeckung 7 integral zusammen, die den Ring 5 abdeckt und in einem zusammengedrückten gerollten Endteil 8 auf der anderen Seite des Ringes endet. Die integrale Verbindung ist bei 6 angedeutet. Es sei betont, daß unter dem Ausdruck "gerollter Endteil" innerhalb seines Bedeutungsumfanges auch Teilroll- oder ein oder mehrere Rollvorgänge hinsichtlich der Abdeckung eingeschlossen sein sollen. Der gerollte Endteil 8 ist auf der anderen Seite des Ringes 5 gegen den Schaft 2 gedrückt, so daß der Ring auf dieser Seite und auf der Seite, wo die Abdeckung integral mit dem Schaft bei 6 zusammenhängt, abgedichtet ist, um den elastomerischen Ring davor zu schützen, von Chemikalien angegriffen werden zu können, wenn der Ventilkörper z.B. in einer Strömungssteuerungseinrichtung gemäß Fig. 3 eingebaut ist. Die integrale Abdeckung 7 ist ausreichend dünn, z.B. o,15 mm, um dem Ring 5 zu ermöglichen, in der Abdeckung einen federnden Wulst 9 auszubilden und dadurch einen zusammengesetzten Dichtungsring vorzusehen, der das Federvermögen des elastomerischen Dichtungsringes mit den weiter oben genannten Eigenschaften von Polytetraf luoräthylen zu vereinen. Die Dicke der Abdeckung ist in der

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Zeichnung sehr viel dicker gezeichnet als es in der Praxis der Fall ist, und zwar aus Gründen der klareren Darstellung, Wenn der Dichtungsring 5 aus VITON besteht/ welches ein schwarzes Material ist, kann der Ring leicht durch die Abdeckung hindurch gesehen werden. Der Schaft 2 weist ein sich verjüngendes freies Ende 1o von konusstumpfförmiger Form auf, dem im zylinderischen Bereich des Schaftes benachbart eine ringförmige Nut liegt, in der ein Dichtungsring eingelegt ist, der ebenfalls auch aus Polytetrafluoräthylen besteht.

Ein Verfahren zur Herstellung des Ventilkörpers 1 gemäß Fig. 1 wird nun in Verbindung mit den Fig. 9a bis loc beschrieben.

Ein aus Metall bestehendes, in Fig. 9a gezeigtes Werkzeug mit quadratischem Querschnitt seines Schaftes 12 wird mit dem Schaft in dem Werkzeugsupport einer Drehbank gehalten. Der Support ist allgemein bekannt und bildet keinen Teil dieser Erfindung. Der Arbeitsteil an einem Ende des Werkzeugschaftes ist von allgemein dreieckiger Form, die eine Schneidspitze 13 und einen gerundeten Teil 14 aufweist, der in die Oberseite des Schaftes für einen weiter unten erläuterten Zweck eingelassen bzw. eingearbeitet ist. Eine im Querschnitt kreisförmige Stange 15 aus Polytetrafluoräthylen, aus der letztlich der Schaft 2 gebildet ist, ist in dem Drehbankfutter eingespannt, während das Werkzeug in dem Drehbanksupport in der in Fig. 9b gezeigten Stellung eingespannt ist, wobei der gerundete Teil des Werkzeuges in bezug auf die Fig, 1oa nach rechts weist. Durch den Antrieb des Drehbankfutters wird die Stange 15 in Umdrehung versetzt, und die Schneidspitze 13 wird bei 16 in die

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Stange 15 eingestochen, und zwar bis zu einer Tiefe, die mit der gewünschten Dicke bzw. Dünnheit der Abdeckung übereinstimmt, wobei die Dicke sehr gering ist. Das Werkzeug wird dann parallel zur Stange auf dem Drehbankbett bewegt, um eine dünne zylinderische Schicht 17 von der zylinderischen Außenfläche der Stange abzuschneiden, wobei der gerundete Teil 14 des Werkzeuges die Schicht 17 veranlaßt, sich so aufzurollen, wie es in Fig. 1 oa dargestellt ist/ wobei die aufgerollte Schicht mit der Stange 15 in integraler Verbindung verbleibt. Dadurch, daß die Schicht 17 so mit der Stange 17 verbunden bleibt, kann eine sehr dünne Abdeckungsschicht hergestellt werden, die auf der Stange wieder entrollt werden kann. Dies ist mit getrennt hergestellten Abdeckungen nicht möglich, die zu ihrer Formbeständigkeit von einer gewissen Mindestdicke sein müssen. Während die Stange 15 rotiert, wird ein anderes Werkzeug bekannter Form mit dem Abschnitt 3 von reduziertem Durchmesser, der nunmehr durch die gerollte Schicht 17 freigelegt ist, in Kontakt gebracht, um die Ringnut 4 herstellen zu können, wie es in Fig. 1 ob gezeigt ist. Dann wird die Rotation der Stange beendet und der elastomerische Dichtungsring 5 in die Ringnut 4 eingesetzt, wie es aus Fig. 1oc zu ersehen ist. Die Stange wird dann erneut in Umlauf gesetzt und mit einem abgestumpften Werkzeug, z.B. ein Holzdorn, wird die Schicht 17 wieder entrollt und gelangt dabei über den Ring 5, um diesen abzudecken und die Abdeckung 7 mit dem gerollten Endteil 8 und dem federnden Wulst 9 zwischen den Enden der Abdeckung auf einer Seite des Ringes zu bilden, wie es in Fig, 2 gezeigt ist. Der gerollte Endteil wird dann gedrückt, vorzugsweise durch Einsetzen in ein sich verengendes tonnenartiges Glasgehäuse, um das Material

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des Endteils zu veranlassen, sich zu verformen und dadurch den Dichtungsring dichtend einzufassen. Der elastomerische Dichtungsring 5 ist somit hermetisch eingeschlossen, wodurch verhindert ist, daß das Elastomermaterial des Ringes durch Lösungsmittel angegriffen wird.

Gemäß Fig. 3 ist der Ventilkörper 1 in einer tonnenartigen Glasrohre 12 mit einem sich nach innen verjüngenden Zugang eingesetzt, und zwar zum Zwecke der Steuerung des Durchflusses von Chemikalien durch die Glasrohre bzw. das Gehäuse, welche bzw, welches einteilig mit einem Einlaßrohr 13 und einem Auslaßrohr 14 versehen ist. Zum Verschieben des Ventilkörpers 1 in der zylinderischen Bohrung des Gehäuses zwischen der in vollen Linien dargestellten Stellung, in welcher ein Fluid vom Einlaßrohr durch das Gehäuse hindurch zu dessen Auslaßrohr 14 strömen kann, und einer gestrichelt gezeigten Stellung, in welcher der aus Polytetrafluoräthylen bestehende Dichtungsring 11 gegen einen ringförmigen Ventilsitz 15 in dem Gehäuseauslaß zur Anlage kommt, um den Durchfluß zu unterbrechen, weist der Schaft eine Kappe 16 auf, die daran in Nähe seines anderen Endes drehbar befestigt ist. Die Kappe 16 ist innen mit Gewinde 17 versehen, und hierzu weist das tonnenartige Gehäuse bei 18 Außengewinde auf. Da die Kappe in bezug auf den Schaft 2 drehbar ist, bewegt sich der Ventilkörper translatorisch, so daß er sich also zusätzlich nicht dreht, wodurch er weniger verschleißt. Die Gewindeausbildung ist vorzugsweise mehrgängig, und zwar für eine feine Einstellung einerseits und für ein schnelles Absperren andererseits; sie kann jedoch auch eingängig sein. Der sich verjüngende Zugang des Gehäuses

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erleichtert die Einführung des Ventilkörpers 1 in die Bohrung des Gehäuses, die einen geringeren Durchmesser aufweist als der Außendurchmesser des federnden Wulstes 9 und des gerollten Endteiles

8 der Abdeckung. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß der federnde Wulst

9 sich gegen die Innenwandung des Gehäuses 12 drückt, um den Gehäusezugang abzudichten, und es hat den Anschein, daß das Glasgehäuse innen genäßt wird, wenn man es von außen betrachtet. Auch kann dergerollte Endteil 8 der Abdeckung durch die Innenwandung des Gehäuses zusammengedrückt bzw. gedrückt werden, wodurch er als ein zusätzlicher Dichtungsring wirkt. Auf diese Weise wird eine doppelte Dichtungswirkung sowohl für eine atmosphärische als auch für eine Fluiddichtung erzielt.

Ggfs. kann der Schaft 2 mit einem integralen Dichtungsring (nicht gezeigt) versehen sein, der fluchtgerecht zu einer Schulter 19 angeordnet ist, um mit der Gehäusebohrung in Eingriff zu gelangen, wodurch eine dreifache Dichtungswirkung hinsichtlich atmosphärischer und fluidischer Dichtung erzielt wird. Alternativ kann eine weitere ringförmige Nut in dem Abschnitt 3 von reduziertem Durchmesser vorgesehen sein, in welchem ein Dichtungsring aus Polytetrafluor-äthylen eingesetzt sein kann.

In einer Abänderung kann der Schaft 2 diejenige Gestalt aufweisen, die in dem britischen Patent 1 463 3o3 der Anmelderin beschrieben ist, dessen Gegenstand durch diese Bezugnahme in diese Anmeldung eingeführt ist, so daß der Ventilkörper in Büretten, Fluidseparatoren und Gasprobennehmer beispielsweise verwendet werden kann.

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In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 ist der Dichtungskörper 2o als Hohlkörper ausgebildet, d.h., in Form einer Stopfbüchsendichtung, deren Schaftteil Ringform aufweist und zweckmäßigerweise nach demselben Verfahren, wie es in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben ist, aus einer hohlen Stange hergestellt ist. Jedoch ist die Dicke der kreisringförmigen Wandung des Schaftes derart, daß, wenn die Ringnut 4 in den Schaft eingearbeitet wird, ein sehr dünner Schaftteil 21 stehenbleibt, z.B. in der Größenordnung von o,15 mm, und zwar am Nutgrund. Wenn daher der elastomerische Ring 5 in die Nut eingepaßt wird, wird ebenfalls ein federnder Wulst 9a in dem Schaftteil 21 ausgebildet, der gegenüber dem Innenumfang des Schaftes vorsteht. Diese hohle Dichtungsanordnung eignet sich für einen weiten Anwendungsbereich. Sie kann verwendet werden für Verbindungen von Rohrleitungen, bei Glas/ Metall-Dichtungen, Metall/Metall-Dichtungen usw. wie auch in Pumpen, da die auf der Innenseite wie auch auf der Außenseite auftretende Kompression, d.h., die Verformung der federnden Wülste 9, 9a eine sehr dichte und glatte Anlage ergeben. Eine solche ist in Fig. 6 dargestellt, wo eine Stopfbüchsendichtung 2o bei einer Verbindung 22 verwendet ist. In diesem Beispiel weist der Hohlschaft 2 die Form einer Hülse auf} Mit der Verbindung 22 ist ein Glasrohr 23 mit einem tonnenförmigen Gehäuse 24 eines sich daran integral anschließenden Rohres 25 von geringerem Durchmesser als das Gehäuse verbunden. Die federnden Wülste 9,9a liegen federnd an der Innenwandung des Gehäuses 24 und ,an der Außenwandung des Rohres 23 an und sehen eine sehr dichte und glatte Lagerfläche und eine fluiddichte Dichtung vor. Es ist aus Fig. 6 ferner ersichtlich,

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daß der gerollte Endteil 8 der Abdeckung 7 ebenfalls mit der Innenwandung des Gehäuses 24 in Eingriff steht. Um den Hohlschaft 2 am zu tiefen Eindringen in das Gehäuse zu hindern, wenn die Verbindung zusammengesetzt ist, weist der Hohlschaft eine Ringschulter 26 auf, die gegen die Ringkante des Gehäusezuganges anliegt.

Eine weitere Verwendung des Hohlschaftes gemäß den Fig. 4 und 5 ist in Fig. 7 dargestellt, in welcher der Hohlschaft mit der Dichtung an einem Dichtungsventilkörper 27 angeordnet ist, der in •erster Linie für einen allgemeinen Verwendungszweck gedacht ist, z.B. als allgemeiner Absperrhahn, wie er in Fig, 8 gezeigt ist. Der Ventilkörper 27 besitzt einen Körperteil 28 und einen Spindelteil 29 von reduziertem Durchmesser auf dem der Hohlschaft 2o montiert ist. Der federnde Wulst 9a umgreift dichtend die Spindel 29 und wird daran durch das sich erweiternde freie Ende Io gehalten. Nichtsdestoweniger erlaubt jedoch dieses freie Ende, daß der Schaft 2o darüber-^bewegt werden kann, um auf den Spindelteil montiert werden zu können. Der Ventilkörper wird in die zylinderische Bohrung des tonnenartiges Gehäuses 12 eingesetzt, und zwar durch den sich nach außen erweiternden Gehäusezugang und durch die Kappe 16, die auf das Gehäuse aufgeschraubt ist.

Es kann aus Fig. 8 weiter entnommen werden, daß der federnde Wulst 9 an der Innenwandung des Gehäuses angreift, um eine Luft- und Fluidabdichtung zu bewirken. Der gerollte Endteil 8 der Abdeckung 7 kann ebenfalls mit der genannten Gehäusewandung zusammenarbeiten. Ggfs. kann anstelle der Erwirkung einer Dreifachabdichtung ein ,

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integraler Dichtungsring, der vom Körperteil 28 der Schulter 31 benachbart vorsteht, oder es kann ein zusätzlicher Dichtungsring aus Polytetrafluoräthylen vorgesehen sein. Durch Drehen der Kappe 16 wird der Ventilkörper 27 in der zylinderischen Bohrung des Gehäuses 12 translatorisch bewegt, und zwar zwischen einer in voll ausgezogenen Linien dargestellten Stellung, in welcher ein Fluid aus dem Rohr 13 durch das Gehäuse in das Rohr 14 gelangt, und einer gestrichelten Stellung, in welcher das Ende 1o sich im Sitz 15 des Gehäuseauslasses befindet, um den Fluiddurchfluß durch das Gehäuse zu unterbinden, und in welcher der federnde Wulst 9 gegen eine Schulter 3o anliegt, die sich gerade oberhalb des Eintritts des Rohres 13 befindet, so daß der Wulst 9 federnd gegen die Innenwandung des Gehäuses gedrückt verbleibt.

Wenn der Ventilkörper 27 in dem Gehäuse 12 eingesetzt ist, wirkt die Ringschulter als ein Anschlag für den Hohlschaft 2o. Wenn die Kappe 16 in einer Richtung gedreht wird, um den Gehäuseauslaß zu schließen, nachdem der Hohlschaft gegen die Schulter 3o anliegt, bewegt sich der Spindelteil relativ zum Hohlschaft, bis das freie Ende Io des Spindelteils auf dem Sitz 15 aufliegt, um den Gehäuseauslaß zu schließen. Wenn die Kappe in einer Richtung gedreht wird, um den Gehäuseauslaß zu öffnen, bewegt sich der Spindelteil.relativ zum Hohlschaft aufgrund des geringeren Reibungskoeffizienten, der zwischen den Polytetrafluoräthylenflachen des Hohlschaftes und des Spindelteils wirkt, gegenüber dem entsprechenden Koeffizienten zwischen dem Hohlschaft und dem Glasgehäuse. Ein Durchfluß ist sofort vorhanden, da tatsächlich kein totes Spiel aufgrund der Stellung des Hohlschaftes gegeben ist, wodurch zusammen mit dem Spindelteil

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29 von reduziertem Durchmesser gesichert ist, daß eine tatsächliche Ausschaltung des Flüssigkeitseinschlusses zwischen dem Ventilkörper und dem Gehäuse infolge kapillarer Anziehungskraft gewährleistet ist. Darüber hinaus ist eine sofortige Unterbrechung gewährleistet, wenn das freie Ende des Ventilkörpers auf dem Ventilsitz des Gehäuseauslasses sitzt. Wie auch beim Beispiel nach Fig. 3 ist bei Drehung der Kappe 16 gesichert, daß sich der Ventilkörper 27 lediglich translatorisch in dem Gehäuse bewegt, sich dabei also nicht dreht, was sich verschleißmindernd auswirkt. Das Einsetzen des Hohlschaftes 2o ist einfacher im Vergleich zum Einsetzen von 0-Ringen aus Polytetrafluoräthylen, sogar für Unerfahrene, und die so ausgestatteten Ventilkörper sind wirtschaftlicher herzustellen als die einleitend angeführten und für Hochvakuumverwendung gedachten Ventilkörper.

Es wurden Versuche mit Dichtungskörper gemäß Fig. 1 durchgeführt, wobei ein Massenspektrometer verwendet wurde. Das Rohr 14 der Strömungssteuerungseinrichtung gemäß Fig. 3 wurde an Vakuum angeschlossen und das Rohr 13 an das Massenspektrometer, wonach Helium um den Gehäusezugang herum versprüht wurde. Das Massenspektrometer zeigte, daß der federnde Wulst 9 eine effektive Dichtung bis zu einem Vakuum von Io torr halten konnte, Ähnliche Versuche wurden durchgeführt mit einem Hohlschaft gemäß Fig. 4 in einer Verbindung gemäß Fig. 6. In diesem Fall zeigte das Spektrometer, daß die federnden Wülste 9 und 9a bis zu einem Vakuum von lo" ° torr wirksam waren.

Es können verschiedene Abänderungen vorgenommen werden, ohne den

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Gedanken der Erfindung zu verlassen, wie er in den Ansprüchen definiert ist. Zum Beispiel kann der in Fig. 1 gezeigte Dichtungsring 11 aus Polytetrafluoräthylen und seine zugehörige Ringnut weggelassen werden, wobei dann nur das sich verjüngende freie Ende 1o mit dem Sitz 15 des Gehäuseauslasses in Eingriff kommt, und ferner kann in Fig, 7 das freie Ende 1o des Ventilkörpers 27 mit einem Dichtungsring aus Polytetrafluoräthylen versehen sein, der in einer entsprechenden Nut sitzt und mit dem Ventilsitz 15 in Eingriff gelangt.

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Claims (1)

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   Anmelder:

   J. Young (Scientific Glassware) Ltd., 11, Colville Road, Acton, London W.3 8BS (England)

   Patentansprüche

   MJ Dichtungskörper zur Verwendung in einer Bohrung eines tonnenartigen Gehäuses, Hülse od.dgl., bestehend aus einem im Querschnitt kreisförmigen Schaft aus im wesentlichen chemisch inertem, zähem, kompressiblem Material, aus einem in einer Ringnut des Schaftes sitzenden elastomerischen Dichtungsring und aus einer den Dichtungsring schützenden Abdeckung, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (7) hinsichtlich des elastomerischen Dichtungsringes (5) ausreichend dünn ausgebildet ist, um einen federnden Ringwulst (9) in der Abdeckung zu bilden, daß die Abdeckung auf einer Seite des Dichtungsringes mit dem Schaft (2) integral zusammenhängt und auf der anderen Dichtungsringseite einen zusammengedrückten, gerollten Endteil (8) aufweist, wodurch der Dichtungsring durch die Abdeckung auf seinen beiden Seiten abgedichtet ist, und daß der Schaft und die integrale Abdeckung vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen bestehen..

   2. Dichtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gerollte Endteil (8) der Abdeckung (7) eine weitere Ringdichtung ist.

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   3. Dichtungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er die Form eines Ventilkörpers (1) aufweist, dessen Schaft aus Vollmaterial besteht oder Fluiddurchflußwege aufweist.

   4. Dichtungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (2) kreisringförmigen Querschnitt und einen Bereich (21) aufweist, der unterhalb der den elastomerischen Dichtungsring (5) aufnehmenden Ringnut (4) verläuft und ausreichend dünn ist, um in Zusammenwirkung mit dem Ring (5) einen federnden Wulst (9a) in dem Schaft zu bilden,

   5. Ventilkörper, gekennzeichnet durch einen Spindelteil (29) und durch einen darauf montierten Dichtungskörper (2o) nach Anspruch (4), wobei der Spindelteil und der Dichtungskörper zueinander axial verschiebbar sind, wobei der Spindelteil aus einem im wesentlichen chemisch inertem, zähem, kompressiblem Material besteht, vorzugsweise aus Polytetrafluoräthylen.

   6. Dichtungsanordnung, gekennzeichnet durch zwei rohrartige Glieder

   (23,24) von unterschiedlichen Außendurchmessern und durch einen Dichtungskörper (2o) gemäß Anspruch 4, der auf dem Rohrglied

   (23) von geringerem Durchmesser montiert ist und mit seinem federnden Wulst (9a) in Eingriff mit der Außenwandung des Gliedes (23) steht und mit seinem federnden Wulst (9) in der Abdeckung (7) in Eingriff mit der Innenwandung des Gliedes (.24) von größerem Durchmesser steht.

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   7. Dichtungsanordnung nachAnspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (2o) eine Kompressionsverbindung (22) bildet.

   8. Dichtungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungskörper (2o) eine Schiebedichtung bildet.

   9.Stromungssteuerungseinrichtung, gekennzeichnet durch einen Dichtungsventilkörper (1) nach Anspruch 3 und durch ein tonnenartiges Gehäuse (12), gegen dessen Innenwandung der Körper (1) mit seinem federnden Ringwulst (9) anliegt, um einen Zugang des Gehäuses abzudichten, durch eine drehbar auf dem Schaft (2) angeordnet Kappe (16), die mit dem Gehäuse (12) in Gewindeeingriff (17,18) steht, um den Ventilkörper (1) im Gehäuse translatorisch zwischen Stellungen bewegen zu können, in denen der Ventilkörper auf einem Sitz (15) in einem Auslaß des Gehäuses zur Unterbrechung der Strömung dadurch aufsitzt bzw. der Ventilkörper vom Sitz entfernt ist, um das Durchströmen durch den Gehäuseauslaß zu erlauben.

   lo. Stromungssteuerungseinrichtung, gekennzeichnet durch einen Ventilkörper (27) gemäß Anspruch 5 und durch ein tonnenartiges Gehäuse (12), in welchem der Ventilkörper montiert ist, wobei der federnde Wulst (9) in der Abdeckung (7) mit der Innenwandung des Gehäuses in Eingriff steht, um einen Zugang des Gehäuses abzudichten, durch eine Kappe (16), die drehbar an dem Ventile körper angeordnet ist und über Gewindeeingriff (17,18) mit dem

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   Gehäuse in Verbindung steht, um den Ventilkörper zwischen Stellungen zu bewegen, in welchen der Ventilkörper auf einem Sitz (15) in einem Auslaß des Gehäuses aufsitzt, um den Fluiddurchfluß dadurch zu unterbrechen, und in welchem der Ventilkörper vom Sitz (15) entfernt ist, um den Fluiddurchfluß durch einen Auslaß des Gehäuses zu erlauben, und durch eine Schulter (3o) am Gehäuse, die von dessen Innenwandung vorsteht und gegen die der federnde Wulst (9) in der Abdeckung während der translatorischen Bewegung des Ventilkörpers in Richtung auf den Sitz (15) anliegt.

   11. Verfahren zur Herstellung eines Dichtungskörpers zur Verwendung in einer Bohrung eines tonnenartigen Gehäuses, Hülse od.dgl,, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Schicht von einer im Querschnitt kreisförmigen oder kreisringförmigen Stange aus im wesentlichen inertem, zähem, kompressiblem Material, vorzugsweise Polytetrafluoräthylen, geschnitten und aufgerollt wird, wobei die Schicht mit der Stange integral verbunden bleibt, daß in den von der Schicht befreiten Abschnitt der Stange eine Ringnut eingeformt wird, daß in die Ringnut ein Dichtungsring aus einem Elastomer od.dgl. eingelegt wird, daß die aufgerollte Schicht wieder entrollt wird, um den Dichtungsring abzudecken, wobei der freie Endbereich der Schicht auf einer Dichtungsringseite gerollt zurückbleibt, und daß dieser gerollte Endbereich gedrückt wird, um den Dichtungsring dichtend einzufassen.

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   12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das

   Schneiden und Aufrollen der Schicht durch ein Werkzeug mit einem gerundeten Bereich durchgeführt wird, der in einer Schneidspitze endet, und daß die Stange in Umlauf gesetzt und das
   Werkzeug parallel zu der sich drehenden Stange unter Ausführung des Schneidvorganges bewegt wird, wobei der gerundete Werkzeugbereich in Werkzeugbewegungsrichtung weist und die von der Stange abgetrennte Schicht aufrollt.

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