Einbaufertige Dichtung für bewegte Maschinenteile, wie Wellen und der g1. Die Erfindung bezieht sich auf eine Dich tung für bewegte Maschinenteile zur Abdich tung gegen Flüssigkeiten, Gase oder Staub, die sich durch die Einfachheit ihrer Herstel lung und ihrer Anwendung, durch ihre Le bensdauer ,sowie durch die -Grösse ihres An wendungsgebietes auszeichnet. Bekannt und üblich sind Dichtungsman schetten und -stulpen in Hut-, Napf-, gleich schenkeliger oder ungleichschenkeliger Nut ringform usw., die aus einem Material, z. B. Gummi, bestehen, das über den ganzen Quer schnitt dieser Formstücke von ,gleichmässiger Elastizität ist.
Bekannt sind auch ähnlich geformte Dichtungselemente, die durch ein- oder mehrschichtige, durch den ganzen Quer schnitt reichende Stoff- oder Drahtgeflecht einlagen eine hohe Formbeständigkeit beson- ders: gegenüber abzudichtenden hohen Flüs- sigkeits- oder Gasdrucken erhalten haben.
Dichtungen der letztgenannten Art besitzen jedoch durchgehend eine verhältnismässig grosse Steifheit, die zum Beispiel bei Ab dichtung von in Pendellagern laufenden oder infolge unpräziser Lagerung ,schlagenden Wellen eine schlechte Abdichtung bewirkt und zu unszuträglichen Reibungsverlusten und einer schädlichen Wärmeentwicklung durch die bedeutenden Verformungskräfte führt.
Da bei Dichtungen der letztgenannten Art :die Anlagefläche an den relativ zur Dichtung bewegten Maschinenteil, die man als Gleitabschnitt bezeichnen kann, in der Regel grösser ist als die Anlagefläche an dem feststehenden Maschinenteil, die die Bezeich nung Halte- oder Haftabschnitt erhalten kann, erfordern sie zu ihrer Befestigung zu sätzliche Vorrichtungen, z. B. Druckflansche, die sie durch Pressung in Richtung der Achse der abzulichtenden Welle, Stange und dergleichen festhalten.
Es, sind auch sogenannte einbaufertige Dichtungen, insbesondere einbaufertige Dich tungaringe, bekannt, die lediglich durch ra- diesle Eigenspannung eine für die Abdich- tung nicht zu hoher Flüssigkeits- bezw. Gas drucke ausreichende Haftung im aufnehmen den Maschinenteil haben, einer besonderen Haltevorrichtung, wie Druckflansche, also nicht bedürfen. Sie zeichnen sich jedoch durch einen komplizierten und kostspieligen Aufbau aus. Solche Dichtungen werden bis her aus mindestens zwei getrennten Teilen, und zwar einem Gehäuse, z.
B. einem Blech käfig, und dem eigentlichen Dichtungskörper, z. B. aus Leder, hergestellt. Im allgemeinen wird ein mehrteiliger Haltekäfig verwendet, in dem das Dichtungselement durch Ver klemmung oder Verklebung befestigt ist, meistens derart, dass es .durch besondere Hilfsorgane, - wie Abstandsglieder, die mit dem Gehäuse verbördelt oder sonst fest ver einigt sind, den nötigen Halt erhält.
Die Dichtungselemente solcher zusam mengesetzter Dichtungen werden im allge meinen aus Werkstoffen, wie Leder, herge stellt, die bei geeigneter Vorbereitung genü gend dicht, schmiegsam und bis zu einem gewissen Grad formbeständig sind. Diese Vorbereitung besteht in einer besonderen Im- prägnierung, durch die die vorhandenen Po ren, die die Dichtheit vor allem bei höheren Temperaturen oder wechselnden Drucken ge fährden würden, verschlossen werden.
Es zeigt sich jedoch, dass das Imprägnierungs- mittel beim Arbeiten :des Materials infolge von Temperatur-, Druck- und Feuchtigkeits schwankungen sich aus ,dem Verband der Fasern löst, so dass die Dichtungselemente aus Leder nach längerem Gebrauch durch lässig werden.
Anderseits bedürfen Dichtungselemente aus Leder und dergl. zur Erzielung der er forderlichen Steifheit der Dichtung in ihrem Halte- oder Haftabschnitt, das heisst dem Teil, mit dem sie in dem feststehenden Ma schinenteil befestigt sind, des Einbaues in einen steifen Käfig.
Hierbei arbeiten aie einzelnen Teile,. :die zur Befestigung und zur Lageerhaltung des Dichtungselementes nötig sind, wie Winkelringe, Zwischenlegescheiben oder andere Pressorgane, in .gewissen Fällen gegeneinander.
Anderseits ist es nicht möglich, einteilige Dichtungen aus Leder derart herzustellen, .dass sie im Haftabschnitt eine genügende Eigensteifheit besitzen, um .die notwendige Spannung dem feststehenden Maschinenteil gegenüber zu halten und anderseits im Gleit- abschnitt, das heisst in dem auf der abzu dichtenden Fläche aufliegenden Teil, die not wendige Schmiegsamkeit aufzuweisen.
In der Mehrzahl der Fälle ist es daher ausserdem noch nötig, durch federnde Elemente, wie Schraubenfederringe, den Grad der Elastizi tät des Gleitabschnittes zu erhöhen und eine dichte Anpressung des Gleitabschnittes sicher zustellen.
Die Dichtung nach der Erfindung ver einigt in sich die Vorteile aller bekannten Dichtungen, ohne deren Nachteile zu besit zen. Sie .besteht .aus einem im Verarbeitungs zustand plastisch verformbaren, in einen hochelastisch schmiegsamen bis steifen Zu stand überführbaren Werkstoff.
Die Erfin dung besteht darin, dass die Dichtung einen ein einheitliches Ganzes darstellenden Kör per bildet mit einem ,steifen Haftabschnitt, der den Dichtungskörper unter Eigenspan nung im relativ feststehenden Maechiüenteil dichtend festzuhalten vermag, und einem elastisch schmiegsamen Gleitabschnitt, der unter geringer Spannung dichtend auf dem relativ bewegten Maschinenteil aufliegt.
Als Werkstoffe zur Herstellung der Dich tung nach der Erfindung kommen natürliche oder künstliche Polymerisate organischer un gesättigter Verbindungen, insbesondere un gesättigter Kohlenwasserstoffe, in Frage.
Mit Vorzug können natürliche oder synthe tische Kautschuke, sowie Polyvinyl- oder Polyacrylverbindungen verwendet werden, die durch Kondensation und Polymerisation der entsprechenden mononieren Verbindungen sowie ihrer Lösungen oder wässerigen Emul sionen in plastisch-verformbarem Zustand er halten werden und sich .durch zusätzliche Be handlungen in weitgehend schmiegsame bis steife Form überführen lassen.
Hierzu ge- hören die synthetischen Kunststoffe, die unter den Namen "Buna", "Vinoflex", "Pro vinal", "Duprene" im Handel ;sind. Unter diesen Stoffen kann man in Anpassung an den Zweck der herzustellenden Dichtungs elemente solche wählen, die gegenüber Mi neralölen, Benzin, Glyzerin, Gasen, Stäuben, Säuren, Alkalien, Laugen und Abwässern verschiedenster Art usw. beständig sind.
Diese Polymerisate können sowohl als sol che, als auch unter Zusatz von Einlagerungs- und Füllstoffen verwendet werden, insbeson dere solchen, die ihre Festigkeit oder Dicht heit erhöhen oder andere Eigenschaften ver- hessern. Als Einlagerungen faseriger Natur können natürliche und künstliche tierische und pflanzliche oder mineralische Fasern, wie Lederfasern, Hautfasern, Wolle, Seide, Kunstseide oder Asbestfasern verwendet wer den.
Unter Umständen werden die Polymeri- sate in Lösungsmitteln gequollen und in ge- c: nollenem Zustand mit :den faserigen Stoffen vermischt. Als nicht faserige Zusatzstoffe kommen Metallpulver, zum Beispiel Alumi niUmpulver, Metallspäne, zum Beispiel Ei- senfeilspäne:, Metalloxyde, zum Beispiel Ei senoxyd, Zinkoxyd, mineralische Stoffe, wie liies,elkreide, Kieselgur, Kaolin, ferner Gra phit, Russ und dergl. in Betracht.
Bei An- -endung von Metallpulvern und Metall spänen werden Formkörper von erhöhter Wärmeleitfähigkeit erhalten.
Ausserdem können die Polymerisations- produkte mit Weichmachungsmitteln, Vul- kanisationsmitteln und Vulkanisationsbe- sehleunigern versetzt werden.
Dio Herstellung der Dichtungselemente aus diesen Materialien kann in verschiedener Weise erfolgen. Die Ausgangsmassen können vergossen werden, nass verformt, getrocknet und dann vulkanisiert werden. Sie können nach Art der Herstellung von Gegenständen aus Kondensationsprodukten von Harzen in Pulverform oder in Tablettenform verpresst -erden. Sie können auch durch Düsen ge presst und die erhaltenen Stränge auf Länge geschnitten und zu Ringgebilden verschmol zen werden.
Eine weitere Möglichkeit be- steht in der Herstellung in Anlehnung an .die bei Ledermanschetten üblichen Verfahren, wobei :das Dichtungsmaterial aus Platten in Scheiben gestanzt, verformt und gegebenen falls anschliessend durch Stanzen, Abstechen, Abdrehen auf Mass gebracht wird.
Zur Herstellung einer erfindungsgemässen Dichtung, die einen steifen Haftabschnitt und einen ,schmiegsam elastischen Gleitabschnitt besitzt, sind verschiedene Wege gegeben.
Man kann die beiden Dichtungsabschnitte. aus verschiedenen Werkstoffen oder verschie den vorbehandelten Werkstoffen herstellen und sie dann zu einem geschlossenen Ganzen vereinigen. So kann man zum Beispiel beide Abschnitte für ,sich formen und hierbei :den Haftabschnitt in höherem Masse mit härten den Einlagerungen versehen, worauf beide Abschnitte durch Zusammenschmelzen, Zu sammenschweissen oder auf sonstige Weise vereinigt werden.
Anderseits kann man dem für .sich geformten Haftabschnitt grössere Mengen Vulkanisationsmittel einverleiben, so dass :dieser Abschnitt nach Vereinigung mit :dem Gleitabschnitt und gemeinsamer Vulkanisation einen höheren Steifheitsgrad erhält.
Die Einstellung der beiden Abschnitte des :aus dem gleichen Material hergestellten Dichtungskörpers auf verschiedene Grade von -Steifheit bezw. Schmiegsamkeit kann auch noch :dadurch erreicht werden, dass man den beiden Abschnitten einen verschiedenen Querschnitt verleiht, zum Beispiel derart, dass man :den Haftabschnitt massiv ausbildet, während man den Gleitabschnitt als schmale Lippe ausbildet.
Es ist auch selbstverständlich möglich, diese verschiedenen Ausführungsformen zu kombinieren, zum Beispiel derart, dass man die Eigenschaften :der beiden Abschnitte so wohl durch die Wahl der Werkstoffe oder ihre Vorbehandlung, als auch durch Wahl des Querschnittes beeinflusst.
Die erhaltenen Formgebilde zeichnen sich unter anderem durch gute Dichtwirkung des elastisch schmiegsamen Gleitabschnittes, durch die Haftfestigkeit des steifen Haft- abschnittes, durch ihre Formbeständigkeit und durch eine besonders gute Laufeigen schaft aus. Die Reibung zwischen dem Gleit abschnitt der Dichtung und den abgedich teten bewegten Teilen ist sehr .gering, so dass die Dichtungen sich nur sehr langsam ab nützen.
Ausserdem findet hierdurch eine bes sere Kraftausnutzung in den mit Dichtungen gemäss der Erfindung abgedichteten Vorrich tungen statt.
Für besondere Zwecke kann man die Steifheit oder .die mechanische Widerstands fähigkeit des Haftabschnittes der Dichtun gen, insbesondere gegenüber hohem Druck, auch noch durch Ein- oder Auflagerung von Formstücken aus 'steifen Werkstoffen, z. B.
Ringen, Winkelblechen, Zungenringen, Kar- kassen aus Blech, Spannringen, Federringen, erhöhen. DieseVersteifungskörper können zum Beispiel durch Einvulkanisieren mit dem Dichtungskörper zu einem einheitlichen Gan zen verbunden werden. Zweckmässig werden die eingelagerten Körper mit Durchbrechun- gen versehen, die -der Dichtmasse ein: Durch treten gestatten, wodurch die eingelagerten Körper in der Dichtmasse fest verankert wer den.
Hierdurch wird verhindert, dass sich der geschlossene Dichtungskörper in unzusam menhängende Schichten auflöst. Unter Um ständen kann man durch Aufrauhung der Einlagerungen die innige Haftung in an sich bekannter Weise noch unterstützen.
Im allgemeinen kann die erfindungs gemässe einteilige Dichtung ohne äussere Stütz- oder Haltevorrichtungen verwendet werden. In manchen Fällen, z. B. bei der Übertragung axialer Kräfte auf ein Kugel lager, hat es sich jedoch als vorteilhaft er wiesen, den erfindungsgemässen Dichtungs- körper mit einem Halteteil zu versehen. Die Verbindung zwischen Dichtungskörper und Halteteil wird vorzugsweise durch Vul kanisieren herbeigeführt; sie kann aber auch durch die Eigenspannung des Halteteils er folgen.
Zur Abdichtung höherer Drucke ist es vorteilhaft, dass man einen Dichtungs körper mit einvulkanisierten Versteifungsein lagen verwendet oder durch Verstärkung,des gefährdeten Querschnittes des Dichtungskör pers eine ausreichende Versteifung bewirkt.
In der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Dichtung nach .der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 in Seitenansicht, halb aufgeschnit ten, eine Dichtung mit eingearbeiteter Kar- kasse zur Versteifung des Haftteils und einer Einlage in Form eines Winkelringes, Fig. 2 einen Winkelring mit in federnde Fig. 3 die durchbrochene Karkasse, zungen unterteiltem Flansch,
Fig. 4 ein einheitliches Einlagerungs- stück zur Versteifung des Haftabschnittes mit einem federnden Steg, Fig. 5 eine Dichtung mit teils versteifen- .der, teils federnder Einlage und einem ein fachen Aussenschutz des Haftabschnittes, wo bei alle Teile fest zusammenvulkanisiert sind; Fig. 6 gibt eine Dichtung mit einem auf vulkanisierten Versteifungsring auf einem Teil .des Haftabschnittes wieder;
Fig. 7 zeigt einen Dichtungskörper mit Aussenschutz am Haftabschnitt und doppel- lippigem Gleitteil; Fig. 8 zeigt eine Aussendichtung ähn- l:chen Aufbaues wie Fig. 1, Fig. 9 einen Körper ohne Einlage, bei .dem durch die Bemessung des Profils von Haftabschnitt und Gleitabschnitt, Steifigkeit und Elastizität gegeneinander abgestimmt sind;
Fig. 10 soll veranschaulichen, .dass, aus zunächst aus verschiedenen Massen hergestell ten Einzelringen für Haftabschnitt und Gleitabschnitt im Endzustand ein einheit licher Körper der gewünschten Art erhalten werden kann.
Im einzelnen ist a, der Dichtungskörper mit dem Gleitabschnitt b und dem Haftab schnitt c. d ist ein Winkelring .gemäss Fig. 2, e eine Karkasse gemäss Fig. 3. Winkelring und Karkasse bilden in Fig. 4 ein einheit liches Stück f. Hierdurch ist der Haft abschnitt in hohem Masse versteift, die Ela- stizität, die an sich bereits durch die Profi lierung des Gleitabschnittes erzielt ist, durch die federnden Zungen des Steges g noch er- höht.
Nach Fig. 5 erhöht der zum Beispiel aufvulkanisierte Winkelring h die Steifheit des Haftabschnittes. Dem gleichen Zweck dient der Ring i. nach Fig. 6, sowie der Ring<I>7-</I> nach Fig. 7.
Der zu einer schmalen Lippe verformte Gleitabschnitt I. des Ringes nach Fig. 9 ist, was sich durch Vorversuche leicht ermitteln lässt, ausschliesslich durch Seine Formgebung auf das nötige Mass von Schmiegsamkeit gegenüber dem in erforder lichem Umfang steifen Haftabschnitt iYZ ein gestellt.
Die Ausführungsform nach Fig. 10 ist beispielsweise derart entstanden, dass ein Profilstrang n zu einem Ring verformt und hierauf mit einem durch Düsen gepressten, zu einem Ring vereinigten Strangabschnitt <B>c</B> zusammenvulkanisiert ist. Der äussere Ring kann jedoch auch durch Ausstanzen oder der gleichen hergestellt werden. Durch eine an dere Vorbehan.dlung und/oder Zusammenset zung des Werkstoffes besitzt er eine grössere Steifheit nach der Vulkanisation.
Diese Ausführungsform bietet den Vor teil, dass bei festgelegtem Düsenquerschnitt für die Herstellung des Stranges des Gleit' o.bschnittes einander gleiche Wellen mit Dichtungselementen verschiedener Aussen masse abgedichtet werden können oder um gekehrt in Maschinenbohrungen von gleichem Durchmesser Dichtungen für verschiedene Wellenmasse eingesetzt werden können, weil ,der ausgestanzte Haftabschnitt den jewei ligen Bedürfnissen entsprechend stärker oder schwächer bemessen werden kann.
Der Gleitabschnitt .der Dichtung gemäss der Erfindung kann noch mit einer rings umlaufenden Aussparung versehen sein, die zur Fixierung eines Federringes dient.
Die in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele zeigen Gestaltungen, die im wesentlichen bedingt sind durch die Verschiedenheit der Elastizität des Werk stoffes im Endzustand, etwa derart, dass der Dichtungskörper nach Fig. 1. bis 8, einheit lich aus einem verhältnismässig weichen, nach Fig. 9 aus einem mittelsteifen und nach Fig. 10 aus verschieden elastischem Werk stoff besteht.