DE2753170A1 - Wellendichtung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Wellendichtung und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2753170A1
DE2753170A1 DE19772753170 DE2753170A DE2753170A1 DE 2753170 A1 DE2753170 A1 DE 2753170A1 DE 19772753170 DE19772753170 DE 19772753170 DE 2753170 A DE2753170 A DE 2753170A DE 2753170 A1 DE2753170 A1 DE 2753170A1
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Description

2 7 b 3 17 0
DiPL.-ING. HORST RÜSfc ÜIPL-ING. PETER KOSEL
PATENTANWÄLTE
D 3353 Bad Gandersheim 2ft N°V. 1977
2620/22
Sarlock Inc Gesuch Ton 28. NOV. 1977
Garlock Ine 1250 Midtown Tower Rochester, New York Y.St.A.
Wellendichtung und Verfahren zu ihrer Herstellunk
Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung mit einem ringförmigen elastoraeriechen Körper und einer daran abgeformten Lippe und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Sichtungen aus Polytetrafluorethylen, die derzeit hergestellt werden, können überall dort angewandt werden, wo Dichtungen vorgesehen sein müssen, die rauhen Betriebeanforderungen unterworfen sind. Jedoch benötigen derartig« Dichtungen aus Polytetrafluorethylen zu ihrer Herstellung neue Form- oder Spritzwerkzeuge. Einige der Vorteile einer Dichtung aus Polytetrafluorethylen werden dadurch erzielt, daß man eine Polytetrafluoroethylenbeschichtung auf geformte elastomerische Dichtungen aufbringt. Beispielsweise ist es auch bekannt, eine geformte oder ge-
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ORIGINAL INSPECTED
-z-
spritze elastomerische Wellendichtung zu bilden und dann das Dichtelement mit einer dünnen Schicht aus Polytetrafluorethylen beispielsweise durch Aufsprühen oder durch Eintauchen zu beschichten (vergl. US-PS^1 932 5£5)'.
Ein Verfahren, mit dem in bekannter Weise eine "^Ächtung
aus mehreren Materialien gebildet wird, welche eine Innenschicht aus weniger teurem^ Material und eine Zwischenschicht aus Viton oder teflon aufweist, ist in dem US-PS 3 493 645 beschrieben. Es ist weiterhin bekannt, eine ringförmige Wellendichtung des eine zugerichtete lippe au:fwei sendend jpir^u:%ixden, in dem man eine Standard-Spritz- oder Preßform benutzt und einen Ring aus Polytetrafluorethylen in die Preßform mit einem-Formling aus Elastomer auf der Oberseite des Ringes einlegt, so daß dann, wenn die Preßform schließt,, das elastoweKF-ieeh« Mate'rt*! deir Rl^ in eine Zwischenschicht verforat. Nachdem die gepreßte Dichtung aus der Höhlung der Preßform herausgenommen ist, wird eie an einer kritischen bestimmten Stelle zu-, gerichtet, um eine zugerichtete lippe an einem vorbestimmten Punkt 1Bu erzeugen; die Zwischenschicht aus Polythe^rafluöröetnVieli wird daher alt dem gepreßten Elastomervonaee Heriihrungspunkt der Üclilippe axial nach außen ijn ledielicJ^ «4»«iL^jd^p^f, το» der lippe weg angeklebt vorhanden 6«1λ. Ein Verfahren, l'ellendichtvingen her^iMfc^elljeji»,^!^ «ine »u«eri<;htete lippe aufweist (Jedoch ohne eine Zwiechen<chicht aus
US-PS 3 276, 115 ^
linie X-XJLn dex ^|^{ £
Aufgafeii"der^rfin^hg'il'iPesV" eine' elastoraerische Wellendichtung «it einer angefiornten" οöer angepreßten lippe
ORIGINAL INSPECTED
und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Dichtung »u schaffen, "bei der b»w. de» lediglich das gleiche Werkseug verwendet wird, welche· feel der Herstellung elasieiterlachtr Dichtungen mit einer üblichen angepreit·» lipp· «lngesetst wird.
Die·· luff·*· «lri **fladuT)f0f·»*! dadurch geltet» dal die engeformt· lipp· eine daran angeklebte Zwischenlage aus gesinterte« Polytetrafluoroethylen aufweist.
Eine derartige ringförmige, aus elastomerischem Material gespritzte "bzw. gepreBte Wellendichtung mit einer angepreßten lippe (und das Verfahren zur Herstellung dieser Dichtung) besitzt also eine aufgeklebte Zwischenschicht aus gesintertem Polytetrafluoroethylen, welches aus einem Ring aus gesintertem Polytetrafluoroethylen hergestellt ist, wobei das Pressen, das Bilden und das Kleben zusammen gleichzeitig durchgeführt werden, in den man ein übliches Preßwerkzeug der Art benutzt, welches zuB Pressen einer üblichen gepreßten lippendichtung aas elastomerischem Material verwendet wird.
Das Verfahren zur Herstellung einer derartigen Welle ist gekennzeichnet durch
a) Pressen eines ringförmigen elastomerischen Körpers
t>) Umformen eines Ringes aus gesintertem Polytetrafluoroethylen in eine Zwischenschicht auf dem elastomerischen Körper in Form einer gepreßten lippe und Ankleben der Zwischenschicht an den elastomerischen Körper, jeweils gleichzeitig mit dem Pressen.
V/eitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.
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ORIGINAL INSPECTED
2753 IVO
Anhand der Zeichnung, die zwei Ausftlhrungebelspiele der Erfindung seigt, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen näher erläutert und beschrieben werden. Dabei beselehnen gleiche Bezugsziffern gleiche Bauteile. . .
Ss zeigt:
Fig. 1 und 2 * teilweise Schnittaneiehten durch eine
Preßfor», zur Sarstellung des erfind ungsgenäSen Terfahrens und
Fig. 3 eine teilweise Schnittansicht einer er
find ungegenäSen gepreßten lippendichtung ait einer Zwischenschicht aus Polytetrafluorethylen.
Anhand der Figuren 1 und 2 sollen das erfindungsgemäße Verfahren und anhand der Figur 3 soll eine erfindungsgemäße Dichtung beschrieben werden.
Es sei zunächst auf die erfindungsgenäBe Dichtung Bezug genommen. Die Figur 3 zeigt eine Wellendichtung 10 des Typs, der eine angeformte oder angepreßte lippe 20 und eine Zwischenschicht 26 aus gesinterte* Polytetrafluorethylen aufweist. Diese Teile sind die ßrundaerknale einer erfindungsgemäßen Dichtung; daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die in der Zeichnung dargestellte Dichtung beschränkt, sondern unfaft alle gepreßten lippendichtungen.
Die Dichtung 10 besitzt ebenfalls eine ringförmige Metallschale 12, an der ein gepreßter oder gespritzter elastoaerischer Körper 14 angeklebt ist. Der elastonerische Körper 14 besitzt einen fersenartigen Abschnitt 16, einen flexiblen Abschnitt 18, eine Ringbandfeder 22 und eine Hilfs- oder Staublippe 24. Die Zwischenschicht 26 kann hydrodynamische Purnpelemente 23 jeder bekannten Form, Cröße oder Konfigu-
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ration aufweisen, sofern dies gewünscht i^. Die Pumpelemente 28 (pumping element·) werden auf der Zwischenschicht 26 während dee erfindungsgemäßen Preßvorgange oder Preßverfahrens, wie weiter unten beschrieben, gebildet.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll nun anhand der Fig. und 2 beschrieben werden, welche die Preßtechnik geraäS der Erfindung Beigen. Die Figuren 1 und 2 zeigen ein übliches Preßwerkieug für eine konventionelle, aus elastomerischem Material gepreßte Wellen-lippendichtung, die einen Preßkern 30, ein unteres Stempelelement 32 (die^,. member), einen Zentrierring -34 und ein bew^baree oberes "St'empeleleraent 36 aufweist. Die Preßform ist in ihrer offenen Stellung in der Fig. 1 und in ihrer geschlossenen Stellung in der Fig. 2 gezeigt. Die Preßform bildet eine Preßhrhlung 38, welche eine"Nut 40 für die angespritzte lippe zur Bildung der angespritzten oder angeformten lippe der Dichtung 1C aufweist. In der Nähe bzw. im Pereich der Nut 40 zur Bildung der angeformten oder angepreßten lippe können ein oder mehrere Rücksprünge 42 (von denen einer strichliert in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist) vorgesehen sein, wenn es geväinscht wird, zur Pildung hydrodynamischer Pumpelemente.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Ring oder eine Scheibe 5C aus gesintertem Polytetrafluoroethylen auf den Preßkern 3C der Preßform aufgelegt, wie in Fig. 1 gezeigt und ein vorgeformter Pressling 52 oder Vorformling aus elastomerischem Material wird auf die Oberseite des Ringes 50 aufgelegt. Der Ring 50 besitzt einen Abschnitt 54, der sich in ausreichender länge radial nach außen in die Höhlung 38 erstreckt, derart, daß der Abschnitt 54 hinter der Nut 40 für die angespritzxe lippe verläuft, wenn die Preßform geschlossen und der Ring 50 in die Zwischenschicht
-6^
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eingeformt ist. Wenn die Preßform geschlossen wird, wie in der Figur 2 dargestellt., wird das obere Stempelelement 36 mittels einer üblichen Presse nach unten gedrückt, welche dafür sorgt, daß das Elastomer des Yorformllngs nach unten in die Höhlung 36 hinter des Ring fließt, wobei es dafür sorgt, daß eich der Ring 50 nach «irttn und gegen den Preßkera JO unter den auf den Ring tob dem fließenden Elastomer ausgeübten hydraulischen Druck (dargestellt durch die Pfeil· 56 la 71g. 2) bewegt. Es 1st festzuhalten, daß der Ring 5C aus Polytetrafluorethylen "geformt" wird, im Gegensatz zu dem Elastomer, welches unter dem Druck "fließt". Das gesinterte Polytetrafluorethylen des Ringes 5C wird nicht fließen (obwohl es leicht verformt werden kann). Der hydraulische Druck verformt den Ring 50 in die Zwischenschicht 26 und presst einen Abschnitt des Ringes—50 in die Kut 40, um die angespritzte oder angeformte lippe 20 zu bilden.
Dae überflüssige Material des Elastomer und der Zwischenschicht werden durch Zurichten entlang der linie I-I la der Figur 2 entfernt. Das Elastomer ist gepreßt und gleichzeitig mit diesem--wivd -die·-Zwischenschicht aus Polytetrafluorethylen gebildet und mit dem Elastomer verklebt. Danach wird die Preßform geöffnet, die Dichtung 10 wird herausgenommen and das Verfahren kann wiederholt werden.
Wie nan aus der obigen Beschreibung entnehmen kann, kann die Wellendichtung 10 hergestellt rerden, in dem man das gleiche, identische Werkzeug, reiches verwendet wird, um Dichtungen eines üblichen Typs aus elastomer!scheu Material herzustellen, benutzt (wie z.B.die Dichtung nach Fig. 3, jedoch ohne die Zwischenschicht 26). Die Erfindung kann verwendet werden, um jede Dichtung des Typs herzustellen,
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welcher eine angeformte oder angepreßte lippe aufv/eist, gleichgültig, ob die lippe am Innendurchmesser oder am Außendurchmesser angeordnet ist, oder ob es eine Platten-
dichtung ist. Während die Zwischenschicht 26 aus Polytetrafluorethylen den Abschnitt des Elastomer abdeckt, der in Fig. 2 gezeigt ist, was nicht wesentlich ist, sollte jedoch die Zwischenschicht die angeformte lippe 20 auf jeder axialen Seite der lippe auf einer Strecke abdecken, die wenigstens ungefähr doppelt so lang ist wie die Dicke des Ringes 50. Die Dicke des Ringes 50, der erfindurgsgemäß eingesetzt wird, liegt etwa zwischen o,25 bis 1,3 mm (o,o1o inch und o,o5o inch) und liegt vorzugsweise zwischen o,3 bis o,8 mm (o,o15 inch und o,o3o inch). Daher sollte die Zv/ischenschicht 26 dann, wenn der Ring eine
nm
Dicke von etwa o,75 (o,o3o inch) besitzt, wenigstens 1,5 mm (o,o6o inch) auf jeder Seite der lippe 2C in axialer Richtung verlaufen. Der Ring 50 kann in bekannter Weise behandelt v/erden, um das Ankleben an das Elastomer zu unterstützen, beispielsweise mittels einer chemischen Anätzung, und wenn es erforderlich oder gewünscht ist, mittels Klebstoff. Vie oben dargestellt, ist die vorliegende Erfindung anwendbar auf jede Form oder Konstruktion einer Wellendichtung, welche eine angeformte oder angepreßte lippe aufweist, und sie ist nicht begrenzt auf besondere Konstruktionen, wie sie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt sind. Beispielsweise ist die Metallschale 12 für die Erfindung nicht erforderlich, noch die hydrodynamischen Pumpelemente 28, obwohl sie auf Wunsch gebildet werden können, in dem nan die gleichen Werkzeugrücksprünge 42 benutzt, wie sie zur Herstellung einer gepreßten, elastomerischen Dichtung ohne eine Zv/ischenschicht aus Polytetrafluorethylen eingesetzt v/ürden. Die Dicke der erfindungsgemäßen Zwischenschicht 26 ist eng gesteuert und sehr gleichmäßig. Dies ist ein Vorteil insbesondere bei Anwendungen, bei denen hohe Drehzahlen vorkommen und bei denen ein trockener
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-Urzustand vorherrscht, bei denen bekannte Dichtungen, die eine Beschichtung aus Polytetrafluoroethylen unterschiedlicher Dicke aufweisen, auf Grund eines Def-ektes an den dünnsten Stellen der Beschichtung "versagen v/ürden. Der Begriff "Zwischenschicht", wie er hier verwendet wird, bedeutet ein separates, integrales Element, welches mit der elastomerischen Abstützung verklebt ist, im Gegensatz zu einer dünnen, beispielsweise aufgesprühten oder durch Eintauchen aufgebrachten Dichtung. Zusätzlich, wie man ohne weiteres verstehen kann, wird der Begriff "Formen" gemäß der Beschreibung und in den Ansprüchen so def-iniert, daß man Biegen und Verformen ("Fließen" ausgeschlossen) darunter versteht, v/ie es bei dem in dieser Erfindung benutzten Ring aus gesintertem Polytetrafluoroethylen der Fall ist, im Gegensatz zum "Fließen" des elastomerischen Vorformlings 52.
Die Erfindung ist im obigen detailliert mit besonderer Bezugnahme zu den bevorzugten Ausgestaltungen beschrieben worden; es ist jedoch selbstverständlich, daß Veränderungen und Modifikationen in dem Schutzumfang der Erfindung liegen.
Patentanwälte Dipl.-Ing. Korst Rose Dipl.-Ing. Peter Kose!
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Claims (2)

  1. DIPL-ING. HORST ROSE DiPL-ING. PETER KOSEL
    PATENTANWÄLTE
    3353 Bad GaMImMm1 28. NOV. 1977
    PosttKfci»
    T««-Adr—»«: stodpalenl BadgamtontMim Unsere Akten-Nr. 2620/22
    Garlock Ine
    Gesuch vom
    Ansprüche
    V.rellendichtung mit einem ringförmigen elastomerischen Körper und einer daran angeformten lippe, dadurch gekennzeichnet, daß die angeformte lippe (2C) eine daran angeklebte Zwischenlage (26) aus gesintertem Polytetrafluorethylen aufweist.
  2. 2. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (16) den Körper (14) wenigstens 1,5 mm auf jeder axialen Seite der angeformten lippe (20) bedeckt.
    3. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von hydrodynamischen Punro-elementen (28) auf einer mit einer Welle in Berührung stehenden Fläche der Zwischenlage (26) gebildet ist.
    809823/0712 ~2~
    Bankkonto: NonfctautKho LandMbank. FHtal· M GMdonlMtal. Kto.-Nr.I2.11M7· · Potowonto: Hannovr agW 970
    ORIGINAL INSPECTED
    4. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht eine Dicke in dem Bereich von ca. 0,25 bis 1,3 mm aufweist.
    5. Y/ellendichtung mit einem ringförmigen elastomerischen Körper mit einer angeformten lippe, dadurch gekennzeichnet, daß die lippe (20) eine daran angeklebte Zv/ischenschicht (26) aus gesintertem Polytetrafluorethylen aufweist und daß der Körper (14) gleichzeitig mit der Zv/ischenschicht gepreßt oder gespritzt ist, wobei die Zwischenschicht aus einem Ring (5C) aus gesintertem Polytetrafluorethylen gebildet und mit dem elastomerischen Körper (14) verklebt ist.
    6. Wellendichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (26) den Körper auf einer Strecke von v/enigstens 1,5 mm auf jeder axialen Seite der angeformten lippe (20) abdeckt .
    7. Wellendichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von hydrodynamischen Pumpelementen (28), welche auf einer mit einer Welle in Berührung stehenden Fläche der Zv/ischenschicht (26) gebildet sind.
    8. Wellendichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zv/ischenschicht (26) eine einheitliche Dicke im Bereich von etwa o,2 bis 1,3 mm aufweist.
    9. Verfahren zur Herstellung einer Wellendichtung des Typs, der einen ringförmigen elastomerischen Körper und eine angeformte lippe aufweist, nach einem der
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    Ansprüche 1 "bis 8, wobei die lippe eine Zwischenschicht aus gesintertem Polytetrafluoroethylen aufweist, gekennzeichnet durch
    a) Pressen oder Spritzen eines ringförmigen elastomer! sehen Körper (14) und
    "b) Umformen eines Ringes (5C) aus gesintertem Polytetrafluoroethylen in eine Zwischenschicht (26) auf dem elastomerischen Körper in Form einer gepreßten oder gespritzten lippe und Ankleben der Zwischenschicht an den elastomerischen Körper, jeweils gleichzeitig mit dem Pressen oder Spritzen.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch das Ausfüttern des Körpers (14) mit der Zwischenschicht wenigstens 1,3 mm auf jeder axialen Seite der angeformten lippe (20).
    11. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch Anformen hydrodynamischerPumpelemente (28) auf einer mit einer V/elle in Berührung stehenden Oberfläche der Zwischenschicht (26).
    12. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch das Einlegen des Ringes (50) aus gesinterten Polytetrafluoroethylen in eine übliche Spritz- oder Preßformhöhlung (38), welche eine Nut (40) für die angeformte lippe (20) des Typs aufweist, der bei der Herstellung einer elastomerischen Dichtung mit angeforaler lippe verwendet wird, und durch Einpressen von elastomerischem Material in die Spritz- oder Preßformhöhlung aus dem Eereich hinter dem Ring, um den Ring gegen und in die Nut für die geformte lippe zu pressen, so daß der Ring als Zwischenschicht
    809823/0712 -4-
    aus Polytetrafluoroethylen mit einer angeformten lippe verformt ist.
    13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch das Einlegen eines Ringes ( 5C) aus Polytetrafluoroetliylen, welcher .eine Dicke von etwa ό,25 Ms 1,3 'nim aufweist, in die Spritz- oder Preßformhöhlung (38). 1V"
    14. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Einlegen des Ringes (15) in die Spritz- oder Preßformhnhlung (33), so daß wenigstens ein Abschnitt des Ringes radial nach außen in die Höhlung eine ausreichende Entfernung weit verläuft, so daß der Abschnitt während des Fressens hinter die Nut (40) für die angeformte lippe (20) gelangt.
    15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das gleichzeitige Verpressen den Verfahrensschritt Hinterfüttern des Körpers um wenigstens 1,8 mm auf jeder Seite der angeformten lippe (20) umfaßt.
    16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Anformen hydrostatischer Pumpelemente (28) auf einer mit einer Welle in Perührung stehenden Oberfläche der Zwischenlage (26).
    17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch Einlegen eines Ringes (50) aus Polytetrafluorethylen" in die Spritz- oder Preßformhöhlung (38), wobei der Ring eine Dicke von etwa 0,25 bis 1,3 ram aufweist.
    18. Verfahren nach Anspruch 9, gekenneeichnet durch Druckpressen des elastomerisehen Körpers (14) aus
    B 0 9 8 2 3 / Ö 7 1 2
    ORIGINAL INSPECTED
    einem Vorformling (52) aus Elastomer und durch Verformen eines ebenen Ringes (30) aus gesintertem Tolyte-trafluoroethylen zu der Zwischenschicht (26).
    19. Verfahren zur Herstellung einer Wellendichtung des Typs, der einen ringförmigen elastomer!sehen Körper und eine angeformte lippe aufweist, nach einen der Ansprüche 1 Die 18, bei den die angeformte lippe eine Zwischenschicht aus gesinterten Polytetrafluorethylen aufweist, gekennzeichnet, durch
    a) Druckpressen des elastomerischen Körpers (14) aus einem elastomerischen Vorformling (52) bei gleichzeitigen Formen der Zwischenschicht (26) und Ankleben der gebildeten Zwischenschicht an den elastomer!sehen Körper und
    b) duroh
    1. Einlegen eines Ringes (30) aus gesinterten Polytetrafluorethylen hinter den Vorformling (52). in eine Sprits-, oder Preßformhöhlung (38), welche eine Nut (40) ftir die gefönte lippe Aufweist, wobei sich wenigstens ein Abschnitt des Ringes eine ausreichende Strecke weit nach außen in die Sprits- oder Preßfornhffhlung erstreckt, so daß dann, wenn er in Richtung der Mut verfornt ist, sich hinter die Hut eretreokt, und
    2. Verschließen der Sprits- oder Preßform, um dafür su sorgen, daß das Elastomer fließt, und daß der Ring gegen und in die Nut gedrückt wird, wobei dies den Ring sur einer Zwischenschicht nit einer angefomten lippe verfonat.
    PStSRtSlWfliH)
    DIpWn(J. llorei Röee DlpWng. Petor Kos*
    809823/0712
DE2753170A 1976-12-01 1977-11-29 Wellendichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired DE2753170C2 (de)

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