DE3046020A1 - Verfahren zur herstellung einer dichtung - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer dichtung

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DE3046020A1
DE3046020A1 DE19803046020 DE3046020A DE3046020A1 DE 3046020 A1 DE3046020 A1 DE 3046020A1 DE 19803046020 DE19803046020 DE 19803046020 DE 3046020 A DE3046020 A DE 3046020A DE 3046020 A1 DE3046020 A1 DE 3046020A1
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DE19803046020
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English (en)
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Robert B. 01803 Burlington Mass. Bogosh
Richard J. 01876 Tewksbury Mass. Giglio
David A. 03053 Londonderry N.H. Lasnier
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Chesterton AW Co
Original Assignee
Chesterton AW Co
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Description

304602Q
A. W. CHESTERTON COMPANY
Stoneham, Massachusetts o218o, V.St.A.
Verfahren zur Herstellung einer Dichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
einer Gleitringdichtung, insbesondere einer Stopfbuchsen-Dichtung.
Gleitring- bzw. Stopfbuchsen-Dichtungen sind allgemein
bekannt und werden gegen Leckage bei verschiedenen umlaufenden Maschinenteilen, z. B. bei Pumpen, Gebläsen
od. dgl. eingesetzt. Herkömmliche Stopfbuchsen-Dichtungen setzen sich aus mehreren, stirnflächig aufeinandergestapelten Einzelringen zusammen, die den umlaufenden und abzudichtenden Maschinenteil umgeben. Andere, spiralförmige
Gleitringdichtungen sind z. B. im US-PS 567 233 beschrieben. Diese Spiraldichtungen bestehen aus einem durchgehenden schraubenförmig gewundenen Einzelteil, welches zur Abdichtung der Jeweiligen Maschinenteile zusammengedrückt wird. In beiden Fällen muß der Innendurchmesser der Dich-
130035/0 53 9
Λ-
tung sehr genau an den Außendurchmesser der Welle oder des anderen Maschinenteils angepaßt sein, um eine gute Abdichtung durch einen festen Sitz zu gewährleisten und eine Leckage zwischen beiden Bauteilen zu verhindern. Der grundsätzliche Nachteil herkömmlicher Dichtungen liegt somit darin, daß sie relativ aufwendig herzustellen sind, da auch für geringfügig unterschiedliche Wellendurchmesser Formen in verschiedener Größe vorhanden sein müssen·
Zur Überwindung dieses Nachteils wurden von der Anmelderin mehrere Einzelringe so bearbeitet, daß sie auch an Maschinenteile mit geringfügig kleinerem Durchmesser als derjenige des Originalringes sicher befestigt werden konnten. Die dabei anfallenden weggeschnittenen Teile wurden weggeworfen und darüber hinaus konnte der jeweilige Ring auch nicht an Maschinenteilen montiert werden, die einen geringfügig größeren Durchmesser als der des ursprünglichen Ringes hatten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von spiralförmigen Stopfbuchsen-Dichtungen zu schaffen, die zur Abdichtung von Maschinenteilen mit gegenüber dem Durchmesser der Originaldichtung größeren oder kleineren Durchmessern verwendet werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Formpressen eines Duroplasten in einer Spiralform unter Erwärmung zum Erhalt einer teilgehärteten Spiraldichtung; Herausnehmen der teilgehärteten Spiraldichtung aus der Form und Aufwickeln auf einen Dorn; Zuführen von Wärme zu dem Dorn und der teilgeharteten Dichtung zum Aushärten der Dichtung; und Abnehmen der Dichtung vom Dorn.
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30A602Q
Bei bevorzugten Ausführungen der Erfindung wird ein erwärmter, homogenduroplastischer flüssiger Urethan-Elastomer in die Matrize einer Spiralform eingegossen. Daraufhin wird die Patrize der Form in die Matrize eingedrückt und Wärme zugeführt, so daß sich der flüssige Kunststoff in ein plastisches gummiähnliches Material umwandelt. Diese teilausgehärtete Spiraldichtung wird dann um einen zylindrischen Dorn von vorgewähltem Durchmesser gewickelt und weiter durch Erwärmung ausgehärtet. Nach dem Lösen der Dichtung von dem Dorn wird sie in einem Ofen vollständig ausgehärtet. Die ausgehärtete Dichtung ist noch biegsam und kann um Maschinenteile von entsprechendem Durchmesser zu deren wirksamer Abdichtung gewickelt werden. Dies kann durch Zerschneiden der Spirale an vorgewählten Punkten geschehen, so daß eine Serie von gleichen Ringen erhalten wird, deren Durchmesser dem des abzudichtenden Teils entspricht. Adapter werden gleichzeitig geschnitten und auf die jeweils oberen und unteren Enden des Ringstapels angeordnet, woraufhin dann der Stapel über das Maschinenteil geschoben wird. Die auf diese Weise hergestellte Dichtung weist ein gutes Betriebsverhalten auf, weil das ausgehärtete Elastomer verschleiß- und druckfest sowie nicht saugfähig ist. Falls mehrere Ringe benötigt werden, kann eine längere Spiraldichtung mittels einer Spleißmaschine hergestellt werden, die mehrere Spiraldichtungen an ihren Enden zusammenbindet .
Im folgenden werden wesentliche Maßnahmen und Vorteile der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine geöffnete Druckform in teilgeschnittener perspektivischer Ansicht,
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Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen Wickeldorn,
Fig. 3 eine Spiraldichtung in perspektivischer Ansicht,
Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine zusammengedrückte, an einer Welle eingebaute Dichtung,
Fig. 5 eine Spleißmaschine in perspektivischer Darstellung.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht eine Druckform 10 aus einer unteren Matrize 12 und einer oberen Patrize 20, die über ein rückwärtiges Gelenk an der Matrize 12 schwenkbar befestigt ist. Die Matrize 12 weist eine Spiralnut 14 von V-förmigem Querschnitt 16 in ihrem Boden auf. An der Patrize 20 ist eine von ihrer Oberfläche vorstehende Spirale 22 vorgesehen, die beim Schließen der Form 10 in die Spiralnut 14 eingreift.
Ein flüssiger wärmeaushärtender Kunststoff, z. B. ein Urethanelastomer, wird durch Mischen eines flüssigen Harzes (DuPont L167) mit einem Katalysator, z. B. 4.4-Methylenbis-2-Chloranilin, hergestellt. Der Katalysator liegt in Pelletform vor und wird vor dem Mischen mit dem flüssigen Harz geschmolzen. Der auf diese Weise erhaltene flüssige Kunststoff wird dann bis auf 80-1000C erwärmt und in die Spiralnut 14 der Form 10 eingegossen. Die Nut 14 wird dabei nicht vollständig mit dem flüssigen Kunststoff gefüllt.
Bei diesem Zustand wird die Patrize 20 der Form 10 auf die Matrize 12 aufgelegt, so daß die abgerundete Spirale 22 in den flüssigen Kunststoff der Nut 14 eingedrückt wird. Die beiden Formteile werden anschließend durch Anlegen eines
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hydraulischen Druckes zusammengepreßt. Bei kleineren Formen beträgt der Preßdruck ca. 70 kg/cm , er kann jedoch auch niedriger sein. Gleichzeitig wird die Form Temperaturen zwischen 80 und 1000C ausgesetzt, wobei dieser Formguß innerhalb eines Zeitraums zwischen 4 und 6 Minuten abläuft.
Daraufhin wird die Form geöffnet und die Hitzezufuhr unterbrochen. Das Formpressen hat zu einer Teilhärtung des flüssigen Kunststoffes zu einem gummiartig verfestigten Material geführt. Die erhaltene spiralförmige Dichtung ist schmiegsam und elastisch, sie ist jedoch noch nicht vollständig ausgehärtet.
Ein in Fig. 2 dargestellter Wickeldorn 30 von entsprechend der herzustellenden Dichtung geeignetem Durchmesser weist einen Innenzylinder 32 mit einer unteren Lippe 33 sowie konzentrisch hierzu einen Außenzylinder 34 auf. Die Zylinder sind nicht aneinander befestigt und ihre Wände begrenzen einen Ringraum, der in etwa der Querschnitts-Dicke der Spiraldichtung entspricht. Die teilgehärtete Dichtung wird danach aus der Form in den Ringraum zwischen den Zylindern 32, 34 eingebracht, so daß sie sich schraubenförmig um den Innenzylinder 32 ausgehend von der Lippe 33 bis zum entgegengesetzten Zylinderende herumlegt. Der Außenzylinder 34 verhindert ein Aufwickeln der Spiraldichtung· · Nach dem Aufwickeln der Dichtung auf den Dorn 30 werden beide Bauteile in einem Ofen bei 80-1000O 15 bis 30 Minuten lang erwärmt, was eine Aushärtung der Dichtung bewirkt, so daß sie danach bleibende Abmessungen und Dimensionen mit einer "gespeicherten Elastizität" aufweist. Der Innendurchmesser der Dichtung entspricht dann dem Innendurchmesser des Wickeldorns 30. Es werden gebräuchlicherweise vier Innenzylinder bevorzugt eingesetzt, deren Durchmesser 82,5, 107,9, 184,2 bzw. 285,7 mm betragen. Ebenfalls werden
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vier verschiedene Formen zusammen mit den vier Wickeldornen verwendet. Die Formen unterscheiden sich lediglich in der Größe, so daß eine längere Spiraldichtung für jeweils dickere Wickeldorne hergestellt werden kann.
■o*-
Die in Fig. 5 dargestellte ausgehärtete Spiraldichtung 40 besitzt einen durch den V-förmigen Kamm 16 erzeugten First 42, an den sich ein Paar schräg nach abwärts erstreckende Außenleisten 44 anschließen. Diese Leisten 44 bilden sich durch Eindrücken der runden Spirale 22 der Patrize 20 in den flüssigen Kunststoff in der Spiralnut 14 der Form 10. Wenn die Spiraldichtung 40 zusammengedrückt wird, dann legen sich die einzelnen Windungen 50 der Spiraldichtung aneinander, wobei der First 42 der einen Windung in dichte Anlage zwischen die Leisten 44 der oberen Windung gelangt.
Als Endstufe wird die Spiraldichtung 40 in zusammengedrücktem Zustand in einen Ofen 2 bis 3 Stunden lang bei 80-1000C eingesetzt und darin vollständig ausgehärtet. Die fertige Spiraldichtung ist elastisch und das ausgehärtete Elastomer ist abrieb- und druckfest sowie nicht saugfähig bzw. absorbierend.
Die Spiraldichtung wird mit Markierungs-Grübchen versehen, die einem Käufer die Möglichkeit bieten, diese Spiraldichtung in eine Serie von Einzelringen 60 von jeweils gleichem Durchmesser des abzudichtenden Teils zu schneiden, ohne daß hierzu schwierige Messungen mit entsprechendem Abfall notwendig wären. Die Ringe werden danach zentrisch übereinandergestapelt (vgl. Fig. 4). Ein oberer Adapter 62 und ein Bodenadapter 64 werden dann zu jedem Dichtungsring-Stapel hinzugefügt, wobei diese Adapter 62, 64 in der gleichen Weise wie die Dichtungsringe 60 - jedoch in einer anderen Fore - hergestellt werden. Die auf diese Weise er-
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haltenen Spiraladapter werden danach in zwei Ringe geschnitten, die jeweils oberhalb oder unterhalb des dargestellten Ringstapels 60 angeordnet werden. Die gesamte Dichtung 70 wird dann auf eine Welle 72 oder einen anderen entsprechenden Maschinenteil aufgeschoben und eine Stopfbüchsenbrille 74 mit einem Ringansatz 76 wird überder Dichtung 70 eingespannt. Der Ringansatz 76 drückt die Dichtung 70 zusammen, so daß die Kämme 44 sich flach nach außen und gegen die Welle 72 spreizen, wodurch eine hochwirksame Wellenabdichtung erfolgt.
Aufgrund der Elastizität der Spiraldichtung können die Einzelringe 60 so zugeschnitten werden, daß sie fest auf einem Maschinenteil mit einem Durchmesser von 20 % größer oder kleiner als der Durchmesser des Innenzylinders des Wickeldorns sitzen. Daher können mit nur vier unterschiedlich großen Innenzylindern Dichtungsringe für Maschinenteile hergestellt werden, deren Durchmesser in einem Bereich zwischen 70 und 350 mm liegen, wobei nur sehr geringe Abfallmengen entstehen, wenn die Dichtungsringe von aufeinanderfolgenden Teilen der Spiraldichtung abgeschnitten werden.
Die Länge einer Stopfbuchsen-Dichtung gemäß der Erfindung kann durch die Verbindung zweier oder mehrerer Spiraldichtungen mittels einer Spleißmaschine 80 gemäß Fig. 5 beliebig vergrößert werden. Diese Spleißmaschine 80 ist im wesentlichen ein Porm-angepaßter Teil der Form 10 und besitzt eine Serie von Nuten 82, im dargestellten Ausführungsbeispiel 3 Nuten, in einem Matrizenteil 84, wobei der Durchmesser der Nuten 82 dem Durchmesser der Spiraldichtungen von unterschiedlichen Wickeldornen entspricht. Ein Ende 86 der Spiraldichtung wird in die ausgewählte Nut
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62 seitlich eingeschoben und ein Ende 88 einer anderen Dichtung in die Nut von der Gegenseite aus. Klemmen 90 halten die beiden Enden 86, 88 in ihrer Position. Heißer wärmehärtender Kunststoff wird zwischen und über die Enden 84, 86 gegossen und ein Matrizenteil 92 mit einer entsprechenden Anzahl an vorstehenden runden Rippen 9^ wird geschlossen. Eine Preßformung erfolgt in diesem Raum bei 80-10O0C innerhalb von 5 bis 10 Minuten. Nach Ablauf dieser Zeitspanne ist eine ausreichend feste Verbindung zwischen den beiden Dichtungen entstanden, wobei diese nunmehr verbundenen Dichtungen anschließend zum Aushärten mehrere Stunden lang in einen Ofen eingebracht werden.
Es können auch andere wärmehärtende Materialien und verschiedene Harze und Katalysatoren verwendet werden. Die Form kann unterschiedliche Gestalt haben und die Breite der Dichtung kann geändert werden. Zur Druck- bzw. Preßformung der Spiraldichtung kann auch ein Druckwert verwendet werden, der wesentlich niedriger als 70 kg/cm beträgt. Selbstverständlich können auch die Durchmesser der Innenzylinder die jeweils gewünschten Abmessungen haben, wobei auch die Anzahl von vier gewählten Durchmessern nicht begrenzend ist. Es ist ferner auch möglich, die Spiraldichtung ohne Aufschneiden in Einzelringe zu verwenden, was jedoch eine entsprechende Zugänglichkeit der abzudichtenden Maschinenteile voraussetzt.
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Claims (1)

  1. Ansprüche
    Verfahren zum Herstellen einer Gleitringdichtung, gekennzeichnet durch Formpressen eines Duroplasten in einer Spiralform unter Erwärmung zum Erhalt einer teilgehärteten Spiraldichtung;
    Herausnehmen der teilgehärteten Spiraldichtung aus der Form und Aufwickeln auf einen Dorn; Zuführen von Wärme zu dem Dorn und der teilgehärteten Dichtung zum Aushärten der Dichtung; Abnehmen der Dichtung vom Dorn.
    2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die abgenommene Dichtung in einem Nachhärtungsofen weiter erwärmt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Dichtung im Nachhärtungsofen 2 bis 3 Stunden bei ca. 80-1000C erwärmt wird.
    4·. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Duroplast ein Urethanelastomer verwendet wird.
    635)-SdWa
    ORIGINAL INSPECTED
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    5. Verfahren nach Anspruch Λ , dadurch gekennzeichnet, daß zum Formpressen ein erwärmter, flüssiger Kunststoff in eine Matrize der Spiralform eingegossen wird, daß die Matrize mit einer Patrize der Spiralform abgedeckt wird und daß in der Form bei einer Temperatur von ca. 80-1000O 5 Minuten lang ein Überdruck aufgebaut wird.
    6. Verfahren nach Anspruch 5i
    dadurch gekennzeichnet,
    ο daß der Überdruck in der Form ca. 70 kg/cm beträgt.
    7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erwärmen des Domes und der teilgehärteten Dichtung die Bauteile in einem Ofen bei 80-100°0 zwischen 15 und 30 Minuten lang eingesetzt werden.
    8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiraldichtung nach dem Abnehmen vom Dorn in eine Vielzahl von einzelnen Ringdichtungen geschnitten wird.
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