DE2718570A1

DE2718570A1 - Dichtungsmaterial und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2718570A1
Application number: DE19772718570
Authority: DE
Inventors: Edward Francis Herbert Hillier; Robin Anthony Walker
Original assignee: Dowty Seals Ltd
Current assignee: Dowty Seals Ltd
Priority date: 1976-04-30
Filing date: 1977-04-26
Publication date: 1977-11-10
Also published as: FR2349773A1; US4181313A; FR2349773B1; NO771505L; ES458354A1; BR7702711A; IT1076443B; SE432009B; SE7704991L; DE2718570C2; CH606869A5; JPS52154957A; AR212112A1; AU2431077A

Description

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Dichtungsmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft ein Dichtungsmaterial gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Um ein Austreten von Strömungsmittel zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen von zwei Teilen, die durch Kiemmittel, z.B. Spannbolzen miteinander verbunden sind, zu vermeiden, muß zwischen diese beiden Oberflächen eine Dichtung gelegt werden und diese Dichtung muß durch Anziehen der Kiemmittel zusammengedrückt werden.

Bei derartigen Dichtungen kommt es bisher oft zu Schwierigkeiten, wenn die Dichtungen in Betrieb dem Strömungsmitteldruck ausgesetzt sind, der in einem zugeordneten Strömungsmittelkanal herrscht und auf das Dichtungsmaterial in einer Richtung einwirkt, die parallel zu den einander gegenüberliegenden beiden Stirnflächen

der miteinander verbundenen Teile verläuft. Dieser Strömungsmitteldruck kann zu einer Verdrängung des Materials der Dichtung führen, und dies kann dann zur Bildung von Leckpfaden von dem betrachteten Strömungsmittelkanal weg längs der einander gegenüberliegenden Oberflächen der miteinander verbundenen Teile führen.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Dichtungsmaterial

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geschaffen werden, bei dem eine derartige Materialverdrängung ausgeräumt ist.

Hierzu schafft die Erfindung ein Dichtungsmaterial nach Anspruch

Die im Dichtungsmaterial vorgesehene Sperre kann in dem elastisch komprimierbaren Material derart angeordnet sein, daß sie sich über eine gewisse Strecke von einem ein Spannmittel aufnehmenden Loch weg erstreckt und in Aufsicht eine effektive Begrenzungslinie aufweist, deren Abstand vom Rand der öffnung mit dem Abstand von dem das Spannmittel aufweisenden Loch zunimmt.

Unter einem ein Spannmittel aufnehmenden Loch soll in dieser Beschreibung nachfolgendes verstanden werden:

1.) Eine in dem Dichtungsmaterial\orgesehene öffnung, durch die sich ein Spannmittel hindurch erstrecken kann;

2.) ein kerbenförmiger Ausschnitt,der sich von einer Kante der Dichtung nach innen erstreckt und Platz für ein Spannmittel freigibt; und

3.) einen Bereich in der Dichtung, auf dem die Klemmkräfte konzentriert werden, wenn die Dichtung durch die Spannmittel zusammengedrückt wird, die an den gegeneinander abzudichtenden Teilen extern abgestützt sind.

Unter der Bezeichnung "sich in seiner Form anpassendes, elastisdh

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komprimierbares Material" soll in dieser Beschreibung ein Material verstanden werden, das gute Dichteigenschaften aufweist und das sich in seiner Form an die Oberfläche anpaßt, die in Anlage an die Dichtung gebracht werden. Unter der Bezeichnung "wenig komprimierbares Material" soll hier ein Material verstanden werden, das verglichen mit dem sich in seiner Form anpassenden, elastisch komprimierbaren Material schlechtere Dichteigenschaften aufweist, jedoch einen hohen Elastizitätsmodul aufweist, so daß sein Widerstand gegen Kriechen über einen weiten Bereich unterschiedlicher Umgebungsbedingungen hoch ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von fünf Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine erste Dichtung;

Fig. 2 einen Schnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Dichtung längs der Linie XI-IX;

Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung der in den Fign. 1 und 2 gezeigten Dichtung;

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Teil der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung in vergrößertem Maßstäbe, wobei ein Schritt des Herstellungsverfahrens gezeigt ist;

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Fig. 5 einen zu Fig. 4 ähnlichen Schnitt, wobei jedoch ein anderer Schritt des Herstellungsverfahrens gezeigt ist;

Fig. 6 eine Aufsicht auf eine zweite Dichtung;
Fig. 7 eine Aufsicht auf eine dritte Dichtung;

Fig. 8 einen Schnitt durch die in Fig. 7 gezeigte Dichtung längs der Linie VIII-VIII in vergrößertem Maßstabe;

Fig. 9 einen Schnitt durch die in Fig. 7 gezeigte Dichtung längs der Linie IX-IX in vergrößertem Maßstäbe;

Fig. 10 einen Schnitt durch die in Fig. 7 gezeigte Dichtung längs der Linie X-X in vergrößertem Maßstabe;

Fig. 11 einen Schnitt durch die in Fig. 7 gezeigte Dichtung längs der Linie XI-XI in vergrößertem Maßstäbe;

Fig. 12 ein Diagramm, in dem die Abmessungen von Abschnitten der in den Fign. 7-11 gezeigten Dichtung dargestellt sind;

Fig. 13 einen Schnitt durch einen Teil der inden Fign. 7-11 gezeigten Dichtung, die zusammengedrückt zwischen
zwei einander gegenüberliegende Oberflächen eingespannt ist;

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Fig. 14 eine Aufsicht auf eine vierte Dichtung; und

Fig. 15 eine Aufsicht auf einen Teil einer fünften Dichtung.

Die Fign. 1 und 2 zeigen eine Dichtung 11 mit vier öffnungen 12, 13, 14 und 15, die jeweils einen Teil eines Strömungsmittelkanals begrenzen sollen. Diese Dichtung soll zwischen zwei Oberflächen 16 und 17 angeordnet werden, die sich auf zwei Teilen 18 und 19 befinden, die durch in der Zeichnung nicht dargestellte Spannmittel, z.B. Spannbolzen fest miteinander verbunden werden sollen. Die Form der öffnungen 12-15 ist eltsprechend der Form von zugeordneten öffnungen 20 und 21 in den Teilen 18 bzw. 19 gewählt. Die Dichtung soll eine Dichtstelle um die öffnungen 12, 13, 14 und 15 herum bilden. In der Dichtung ist ferner eine Mehrzahl von Löchern 22, 23, 24, 25, 26 und 27 vorgesehen, durch die die Spannbolzen vom Teil 18 her zum Teil 19 hin durchgeführt werden können.

Die Dichtung besteht zum Teil aus sich in seiner Form anpassendem, elastisch komprimierbarem Material 28.Bei der hier betrachteten Dichtung besteht dieses Material aus geschäumtem Epoxyharz. Darüber hinaus weist die Dichtung gegenüber diesem geschäumten Material wenig komprimierbares, praktisch inkomprimierbares Material 29 auf. Letzteres besteht bei der hier betrachteten Dichtung aus einem ausgehärteten Polyesterharz, in das zur Verstärkung ein Füllstoff eingebettet ist, der aus festen Glaspartikeln besteht. Das mit dem komprinferbaren Material 28 verbundene nicht komprimierbare Material 29 ist in Form einer Mehrzahl diskreter Volumina 30, 31, 32 und 33 angeordnet. -11-

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Die Volumina 30 bilden zusammen eine eine Materialverdrängung begrenzende Sperre 34, die sich um die Öffnung 12 herum erstreckt. In ähnlicher Weise bilden die Volumina 31, 32 und 33 einer Materialverdrängung entgegenstehende Sperren35, 36 bzw. 37, die sich um die Offnungen 13, 14 und 15 herum erstrecken. Eine jede der Barrieren weist somit wenig komprimierbares Material auf, das durch Zwischenräume 38, 39, 40 bzw. 41 getrennt ist, die mit elastisch komprimierbarem Material gefüllt sind. Diese Zwischenräume liegen in Aufsicht gesehen zwischen den zwei Begrenzungslinien einer jeden Sperre.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, haben einige der Volumina 30 -in Aufsicht rechteckige Gestalt, während andere der Volumina die Form von Schlußsteinen und wiederum andere Keilgestalt aufweisen.

Auf der oben liegenden Oberfläche der Dichtung sind durchgehende Wulste 42, 43, 44 und 45 aus elastisch komprimierbarem Material vorgesehen, die unter geringem Abstand die zugeordnete der Öffnungen 12-15 umgeben. Diese Wulste sind jeweils von Randabschnitten 46, 47, 48 bzw. 49 getragen, die zur Gänze aus elastisch komprimierbarem Material bestehen. Durch diese Randabschnitte sind die Sperren 34- 37 vom Rand der Öffnungen 12 -15 getrennt.

Ist die Dichtung in eine Vorrichtung eingebaut, so gelangt unter Druck stehendes Strömungsmittel in die aufeinander passenden Öffnungen 20 und 21.Die aus dem wenig komprimierbaren Material 29 ;

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bestehenden und die Sperren 34 - 37 bildenden Volumina begrenzen die Verdrängung des zwischen der jeweiligen Sperre und der jeweiligen öffnung liegenden elastisch komprimierbaren Materials. Eine solche Verdrängung würde sonst unter der Einwirkung des Strömungsmitteldruckes erfolgen, der auf das Material in einer Richtung einwirkt, die parallel zu der oberen und der unteren Oberfläche der Dichtung verläuft.

Durch die schlußsteinförmige und die keilförmige Gestalt der diskreten Volumina aus dem nicht komprimierbaren Material 29 wird eine noch stärkere Begrenzung der Verdrängung des komprimierbaren Materials 28 erhalten, da ein jedes der Volumina zwischen seinen beiden benachbarten Volumina verkeilt wird und so dem in der jeweiligen öffnungen herrschenden Strömungsmitteldruck einen Widerstand entgegensetzt. Dies gilt insbesondere für die Volumina, die in der Nachbarschaft der gekrümmten Abschnitte der öffnungen 12-15 liegen.

Die diskreten Volumina 30 der die öffnung 12 umgebenden Sperre haben in Aufsicht alle keilförmige Gestalt und sind abwechselnd mit der Spitze nach oben und mit der Spitze nach unten angeordnet, wie die in Fig. 1 gezeigte Aufsicht auf die Dichtung zeigt.

In gewissen Abschnitten der Sperren stellen die diskreten Volumina zugleich auch die Komprimierung begrenzende Anschläge dar, die wie später noch unter Bezugnahme auf die Fign.7-13 genauer erläutert werden wird - beim Zusammenspannen der Teile 18 und einer solchen Komprimierung, bei der die Dichtung zerstört würde,

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einen Widerstand entgegensetzen. Zu diesem Zwecke sind insbesondere die diskreten Volumina der Sperren 34, 36 und 37, die in der Nachbarschaft der die Spannbolzen aufnehmenden Löcher 22, 26 und 27 angeordnet sind, in Aufsicht innerhalb einer Begrenzungslinie angeordnet, deren Abstand vom Rand der zugeordneten öffnung mit Zunahme des Abstandes von dem betrachteten Loch zur Aufnahme eines Spannbolzens zunimmt.

Die in den Fign. 1 und 2 gezeigte Dichtung läßt sich unter Verwendung der in den Fign. 3, 4 und 5 gezeigten Vorrichtung herstellen. Es handelt sich hierbei um eine Siebdruckvorrichtung, die ein Bett 54 aufweist. Am einen Rand des Bettes 54 ist ein Rahmen 55 angelenkt, der ein straff gespanntes, öffnungen aufweisendes Netz trägt, das aus Nylondrähten gewebt ist. Auf dem Bett 54 ruht eine Unterlage 57 aus einem wasserlöslichen Fasermaterial. An der Unterseite des Netzes 56 ist eine Schablone 58 befestigt. In der Schablone sind öffnungen 58a vorgesehen, deren Form in Aufsicht der gewünschten Form der Volumina aus dem nicht komprimierbaren Material entspricht, das in Form Zwischenräume aufweisender Sperren um die öffnungen 12, 13, 14 und 15 der Dichtung 11 herum angeordnet werden soll. In dem Rahmen 55 läßt sich eine Rakel 59 verschieben, und wenn der Rahmen 55 auf das Bett 54 aufgelegt ist, befinden sich das Netz 56 und die Schablone 58 in einem vorgegebenen Abstand über der Unterlage 57.

Zur Herstellung einer Dichtung wie der in den Fign. 1 und 2 gezeigten, wird eine Menge 61 aus das Material 29 bildendem Polyesterharz, das die wenig komprimierbaren Volumina bilden soll,

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In nicht ausgehärtetem Zustand auf das Netz 56 gegeben. Wie in Fig. 4 gezeigt, werden das Netz und die Schablone dann durch die Rakel 59 nach unten gedrückt, und die Rakel wird dann zum Verteilen des Polyesterharzes über das ganze Netz hinweg verwendet. Durch die Rakel wird das Polyesterharz durch das Netz und zugleich durch die in der Schablone vorgesehenen öffnungen in vorgegebener Höhe auf die Unterlage 57 gedrückt. Das Netz und die Schablone werden dann angehoben, und auf der Unterlage bleibt das aufgebrachte Polyesterharz in der Form und in der Anordnung liegen, die durch die Schablone vorgegeben ist.

Ein derartiges Aufbringen führt zu guten Ergebnissen, da das Polyesterharz derartigethixotrope Eigenschaften aufweist, daß es in dem Zustand, in dem es aufgebracht v/erden soll, in begrenztem Ausmaße unter der Einwirkung der Oberflächenspannung und der Schwerkraft fließen kann; da es jedoch, wenn es einmal aufgebracht ist, dann in pastöser Form vorliegt, ändert es seine Gestalt gegenüber der, in der es aufgebracht wurde, danach nicht mehr wesentlich. Es werden also Gebiete der Unterlage erhalten, in denen sich kein Polyesterharz befindet.

Das die Unterlage 57 und die aufgebrachten Polyesterharzvolumina tragende Bett wird dann in einem nicht dargestellten Heißluftgebläseofen gebracht und dann für eine vorgegebene Zeitspanne einer vorgegebenen erhöhten Temperatur ausgesetzt. Hierdurch werden die Polyesterharzvolumina ausgehärtet.

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Das die Unterlage 57 zusammen mit den nun ausgehärteten, und damit im wesentlichen starren und wenig komprimierbaren Volumina bis 33 aus Polyesterharz tragende Bett 54 wird dann aus dem Heißluftgebläseofen herausgenommen.

Wie in Fig. 5 gezeigt, werden dann ein dem Netz 56 ähnliches Netz 62 und eine andere Schablone 63 in einem vorgegebenen Abstand oberhalb der Unterlage 57 angeordnet. Dies erfolgt wiederum durch nach Untenschwenken des Rahmens 55. Die Schablone 63 weist Offnungen auf, die dem gewünschten Profil der Dichtung entsprechen, und sie weist Stege auf, die der Form und Lage der öffnungen 12-15 und der die Spannbolzen aufnehmenden Löcher 22-27 entsprechen. Auf das Netz 62 wird eine Menge 64 des sich in seiner Form anpassenden, elastisch komprimierbaren Materials aufgebracht. Bei dem hier betrachteten Ausführungsbeispiel ist dies ein Epoxyharz mit einem Schäummittel in Form von Benzolsulphonhydrazid. Das Netz 62 und dLe Schablone 63 werden dann unter Verwendung der Rakel 59 nach unten gedrückt; und mittels der Rakel wird dann Epoxyharz über das Netz verteilt. Das Epoxyharz wird folglich durch das Netz hindurch gedrückt und in einer Höhe auf die Unterlage 57 aufgebracht, die im wesentlichen gleich der Höhe der ausgehärteten Volumina aus dem wenig komprimierbaren Material 29 ist. Dies erfolgt über die ganze Dichtung hinweg, in der gewünschten Geometrie, die in Aufsicht gesehen durch die Schablone vorgegeben ist.

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Danach wird das Bett 54 mit der auf ihm liegenden Unterlage 57 und mit dem auf die letztere aufgebrachten Material wiederum in den Heieiuftgebläseofen gestellt, und das komprimierbare Material 28 wird ausgehärtet, indem es für eine vorgegebene Zeitspanne einer vorgegebenen erhöhten Temperatur ausgesetzt wird. Da dem Material 28 ein Schäummittel zugegeben ist, erhält das Epoxyharz beim Aushärten eine Zellstruktur und erhebt sich über die obere Begrenzungsfläche des wenig komprimierbaren Materials 29, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Ein Film des Zellstruktur aufweisenden komprimierbaren Materiales bedeckt nach dem Aushärten die oberen Begrenzungsflächen der diskreten Volumina aus dem wenig komprimierbaren Material 29. Während dieses Aushärtens wird auch eine Verbindung zwischen den diskreten Volumina aus dem wenig komprimierbaren Material 29 und dem komprimierbaren Material 28 hergestellt.

Das Bett 54, die daraufliegende Unterlage 57 und die auf der letzteren befindlichen beiden Materialien 28 und 29 werden dann aus dem Heißluftgebläseofen herausgenommen.

Unter Verwendung eines weiteren Netzes und einer weiteren Schablone wird dann zum Schluß ein Schäummittel enthaltendes Epoxyharz, das später die Wulste 42 - 45 bilden soll, in der gewünschten Form und in einer vorgegebenen Höhe auf die Randabschnitte 46 - 49 des Materials 28 aufgebracht. Das Bett 54 wird dann zusammen mit der Unterlage 57 und den auf diese aufgebrachten Materialien in den Heieiuftgebläseofen gestellt,

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und das die Wulste 42 - 45 bildende aufgebrachte Material wird ausgehärtet und erhält dabei eine Zellstruktur.

Das Bett 54 wird dann aus dem Heißluftgebläseofen entfernt, und die Unterlage 57 wird zusammen mit den auf sie aufgebrachten Materialien von dem Bett weggenommen. Die Unterlage und die auf sie aufgebrachten Materialien werden zum Schluß in Wasser eingetaucht, und da die Unterlage aus wasserlöslichem Material gefertigt ist, wird sie von den auf sie aufgebrachten Materialien abgetrennt.

Die auf diese Weise mit den ausgehärteten, durch Siebdruck aufgebrachten Materialien erhaltene Dichtung wird dann zwischen den beiden Teilen 18 und 19 angeordnet, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Werden diese Teile dann unter Verwendung von Spannbolzen miteinander verspannt, so bilden die Wulste 42 - 45 die Ränder der zugeordneten öffnungen umgebenden Dichtstellen (in Fig. 2 z.B. die die öffnung 20 des Teiles 18 umgebende Dichtstelle); werden die beiden Teile 18 und 19 noch stärker verspannt, so leisten die Materialien 28 und 29 zusammen einem weiteren Komprimieren Widerstand,wobei sie mechanisch im wesentlichen parallel geschaltet sind.

In Fig. 6 ist eine Dichtung 71 gezeigt, die fünf öffnungen 72-76 aufweist, die Strömungsmittelkanäle darstellen. Die Dichtung hat ferner vier Löcher 77 - 80, durch die Spannbolzen durchgesteckt werden können.

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Den öffnungen 72, 73 und 74 ist ein überlappendes Muster diskreter Volumina aus wenig komprimierbarem Material 81 zugeordnet, wie in Fig. 6 in Aufsicht gezeigt ist. Diese Volumina haben im wesentlichen die Form von Ringabschnitten; einige dieser Volumina bilden zur Verhinderung der Verdrängung des kompr lieferbaren Materials dienende konzentrische Doppelsperren, die sich in der in Fig. 6 gezeigten Art und Weise um eine jede dieser öffnungen herum erstrecken. Diese Sperren sind mit 82 - 87 bezeichnet. Die Sperren 83, 85 und 87 stellen eine rückwärtige Abstützung für die Sperren 82, 84 und 86 dar und fördern deren Fähigkeit, einer Materialverdrängung Widerstand entgegen zu setzen. Um die öffnungen 75 und 76 herum sind diskrete Volumina wenig komprimierbaren Materials 81 angeordnet, die einfache Sperren 88 und 89 bilden. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, sind die benachbarten öffnungen zugeordneten Sperren in-einander verzahnt, so daß einige der diskreten Volumina gleichzeitig zu zwei benachbarten Sperren gehören.

Wie bei der in den Fign. 1 und 2 gezeigten Dichtung besteht der Rest der Dichtung 71 aus elastisch komprimierbarem Material 90. Die Sperren weisen Zwischenräume 91 zwischen den diskreten Volumina aus wenig komprimierbarem Material auf, die innerhalb der beiden Begrenzungslinien, die in Aufsicht gesehen eine jede der Sperren begrenzen, mit dem elastisch komprimierbaren Material gefüllt sind.

In der Nachbarschaft der Spannbolzen aufnehmenden Löcher 77 sind in der Dichtung diskrete Volumina 92 - 95 aus dem wenig

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komprimierbaren Material 81 vorgesehen. Diese Volumina haben eine solche Form, daß sie als die Komprimierung begrenzende Anschläge dienen, welche beim miteinander Verspannen der beiden der Dichtung zugeordneten Teile einem derartigen Komprimieren der Dichtung einen Widerstand entgegensetzen, das zu einer Zerstörung der Dichtung führen könnte.

Die Anordnung der die Sperren 82 - 89 bildenden Volumina aus Material 81 und die jeweilige Form dieser Volumina - gesehen in Aufsicht - sind so gewählt, daß eine ausreichende Begrenzung der Materialverdrängung in den Randabschnitten der Dichtung erhalten wird, wenn dieses Material von den öffnungen 72 - 76 her mit unter Druck stehendem Strömungsmittel beaufschlagt wird. Einer dieser Randabschnitte, die zur Gänze aus komprimierbarero Material 90 bestehen und in der Nachbarschaft der öffnungen 72-76 liegen, ist in Fig. 6 mit 96 bezeichnet.

Die in Fig. 6 gezeigte Dichtung läßt sich nach einem ähnlichen Verfahren herstellen wie die in .en Fign. 1 und 2 gezeigte Dichtung.

Wie bei der Dichtung nach den Fign. 1 und 2 können die diskreten Volumina der die Materialverdrängung begrenzenden Sperren in gewissen Abschnitten der Sperren selbst ebenfalls das Komprimieren der Dichtung begrenzende Anschläge darstellen, die einer unzulässig starken Komprimierung der Dichtung beim miteinander Ver- !

spannen der ihr zugeordneten Teile einen Widerstand entgegensetzen.

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In den Fign. 7-13 ist eine Dichtung 111 mit ringförmiger Gestalt gezeigt. Sie ist dazu bestimmt, zwischen Oberflächen 112 und 113 von zwei Teilen 114 und 115 angeordnet zu werden, wobei die Teile 114 und 115 durch in den Fign. 8 und 13 gezeigte Spannbolzen 116 miteinander verspannt werden können. Die Dichtung soll Dichtstellen um aufeinanderpassende kreisförmige öffnungen in den Teilen 114 und 115 herstellen. Die Dichtung weist eine öffnung 117 auf, deren Gestalt der Gestalt der kreisförmigen öffnungen in den Teilen 114 und 115 angepaßt ist. In der Dichtung ist ferner eine Mehrzahl von Löchern 118 vorgesehen, durch die Spannbolzen vom Teil 114 her zum Teil 115 hin durchgesteckt werden können. Die Dichtung besteht zum Teil aus sich in seiner Form anpassendem, elastisch komprimierbarem Material 119, hier einem geschäumten Epoxyharz, und zu einem weiteren Teil aus wenig komprimierbarem Material 120, hier in Form eines ausgehärteten Polyesterharzes, dem zur Verstärkung ein Füllstoff beigegeben ist, der feste Glaspartikel aufweist.

Das mit dem komprimierbaren Material verbundene wenig komprimierbare Material 120 ist in Form einer Mehrzahl von Volumina angeordnet, die in Abstand voneinander angeordnet sind und in Richtung von einem zugeordneten der Löcher 118 weg in der in Fig. 7 gezeigten Weise immer schmäler werden. Von jedem der die Spannbolzen aufnehmenden Löcher weg ist das Material 120 über eine größere Strecke hinweg vorgesehen. Bei der gezeigten Ausführungsform bis zu hin zu einer Stelle, die in etwa mitten zwischen benachbarten der Spannbolzen aufnehmenden Löcher liegen. Dabei

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sind die einzelnen Volumina in Aufsicht gesehen durch eine gemeinsame Begrenzungslinie 121 begrenzt, deren Abstand vom Rand der öffnung 117 mit zunehmendem Abstand von dem zugeordneten der Löcher 118 zunimmt. Die Dichtung läßt sich auf ähnliche Weise herstellen, wie die schon beschriebene!Dichtungen. Dabei wird darauf geachtet, daß bei der nicht eingebauten, kräftefreien Dichtung das Material 119 eine solche Dicke aufweist, wie sich dies aus Fig. 7 zusammen mit den in den Fign. 8-11 gezeigten Schnittansichten ergibt. Danach ist die Dicke dieses Materiales zwischen dem Rand der öffnung 117 und der Begrenzungslinie 121 größer als die Dicke des Materials 120; außerdem nimmt die Dicke mit wachsendem Abstand von dem zugeordneten der Löcher 118 zu.

Fig. 12 zeigt grafisch die Beziehung zwischen den Abmessungen des Materials 119 und den Abmessungen des Materials 120. In Fig. 12 ist die maximale Dicke des Materials 119 über der Breite des Randabschnittes dieses Materials aufgetragen, wobei unter Breite die zwischen dem Rand der öffnungen 117 und der Begrenzungslinie 121 liegende Strecke verstanden wird. Die bei den Schnitten nach den Fign. 9, 10 und 11 vorliegenden Verhältnisse sind in dem Schaubild durch die Linien Α,Α¹ sowie Β,Β¹ und C, C gekennzeichnet.

Wie bei der ersten und der zweiten Dichtung, die schon beschrieben worden sind, bilden die Volumina aus dem wenig komprimierbaren Material 120 zusammen eine die Materialverdrängung begrenzende Sperre, die in Abständen durch Zwischenräume 123 unterbrochen sind, die aus komprimierbarem Material 119 bestehen. Die

Sperre ist vom Rand der öffnung 117 durch einen Randabschnitt 122 getrennt, der ganz aus komprimierbarem Material 119 besteht. _₂o_

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Bei der Herstellung der in den Fign. 7-13 gezeigten Dichtung sind die thixotropen Eigenschaften des Epoxyharzes und die Natur des Schäummittels derart, daß in dem Material 119 Unterschiede in der Oberflächenspannung auftreten, die abhängen von der unterschiedlichen Gestalt des Materials 120, das in Aufsicht gesehen von dem Material 119 umgeben wird, von der Dicke des Materials 120 und von dem Abstand des Materials 120 von der öffnung 117. Diese Unterschiede in der Oberflächenspannung führen zu Konturänderungen und Dickenänderungen des Materials 119 über die Dichtung hinweg, wie sie in den Fign. 8-12 dargestellt sind.

Die in den Fign. 7-13 gezeigte Dichtung weist somit das Zusammendrücken der Dichtung begrenzende Anschläge auf, die durch Volumina aus Material 120 gebildet sind, welche in eine Matrix aus dem Material 119 eingebettet und fest mit diesem Material verbunden sind. Wird die Dichtung zwischen die Oberfläche 112 und 113 der beiden Teile 114 und 115 gelegt, und werden die Spannbolzen 116 angezogen, so wird die Dichtung in der in Fig. 13 gezeigten Art und Weise eingeklemmt. Zu Beginn des Verspannens der beiden Teile 114 und 115 leistet das komprimierbare Material 119 allein dem Zusammendrücken Widerstand. Danach leisten das komprimierbare Material 119 und das wenig komprimierbare Material 120 zusammen gemeinsam einem weiteren Zusammendrücken Widerstand, wobei sie im wesentlichen mechanisch parallel geschaltet sind.

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Die ein Zusammendrücken begrenzenden Anschläge verhindern so beim weiteren Verspannen der Teile 114 und 115 ein Zerstören der Dichtung durch übermäßiges Zusammendrücken. Die größeren der aus dem wenig komprimierbaren Material 120 bestehenden Volumina sind - wie aus Fig. 7 ersichtlich - neben den die Spannbolzen aufnehmenden Löchern 118 angeordnet. Auf diese Weise können die Bereiche, in denen die die Dichtung zusammendrückenden Kräfte am konzentriertesten auftreten, diesen Kräften auch den höchsten Widerstand entgegensetzen. Während das wenig komprimierbare Material 120 somit einem zur Zerstörung führenden Zusammendrücken der Dichtung den gewünschten Widerstand entgegensetzt, sorgt das komprimierbare Material 119 dort für gute Dichteigenschaften, wo dies von der Dichtung wirklich verlangt wird, nämlich insbesondere in dem Randabschnitt 122, der die öffnung 117 umgibt. Da die Dicke des komprimierbaren Materials 119 mit dem Abstand von einem jeden der Spannbolzen aufnehmenden Löcher zunimmt, dichtet dieses Material auch bei einem etwaigen Ausbiegen oder Ausknicken des Teiles 114, wie es beim Anziehen der Spannbolzen 116 infolge der deit fail 114 eigenen Flexibilität auftreten kann. Der Dickenzuwachs des komprimierbaren Materials 119 ist für jede spezifische Verwendungsform der Dichtung derart vorgegeben, daß bei vorgegebenen Verspannkräften und Klemmdrucken zwischen den Oberflächen 112 und 113 kein überschüssiges Material 119 vorliegt und damit auch keine MaterialVerdrängung auftritt. Für jede spezifische Anwendung des Dichtungsmateriales ist damit der erforderliche Widerstand gegen zu starkes Zusammendrücken durch die Form und/oder Anordnung sowie die Dicke der

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Volumina aus dem komprimierbaren Material 120 und die Lage dieser Volumina bezüglich der öffnung, bezüglich der die Spannbolzen aufnehmenden Löcher und zu den anderen Volumina vorgegeben. Die erforderlichen Dichteigenschaften sind durch die sich ergebende Dickenverhältnisse und Konturen des Materials 120 vorgegeben, die der körperlichen Form der Teile Rechnung zu tragen haben, die mit der zwischen ihnen liegenden Dichtung miteinander verspannt werden sollen.

In Fig. 13 ist übertrieben ein Ausbiegen des Teiles 114 dargestellt, das durch die Dichtung kompensiert ist. Wären jedoch die Volumina aus dem wenig komprimierbaren Material 120 in größerer Konzentration im Bereich der die Spannbolzen aufnehmenden Löcher vorgesehen, so erhielte man einen erheblichen Widerstand gegen ein Zusammendrücken; hieraus würde dann ein noch stärkeres Ausknicken des Teiles 114 resultieren, und dies würde mit sehr großer Wahrscheinlichkeit zu einem ernsteren Dichtungsproblem führen.

In Fig.14 ist eine kreisförmige Dichtung 143 gezeigt, bei der keine Löcher zur Aufnahme von Spannbolzen vorgesehen sind, sondern halbkreisförmige Kerben 141, die sich vom außenliegenden Rand der Dichtung 143 nach Innen in elastisch komprimierbares Material 142 hinein erstreckt. Volumina aus wenig komprimierbarem Material 144 stellen zugleich das Zusammendrücken begrenzter Anschläge und eine die MaterialVerdrängung begrenzende Sperre dar. Diese Sperre ist durch Zwischenräume 148 unterbrochen, die aus komprimierbarem Material 142 bestehen. Da diese Dichtung

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für eine andere, spezifische Art der Verspannung ausgelegt ist, erstrecken sich diese Volumina nicht so weit von den Kerben 141 weg, wie dies die die Spannbolzen aufnehmenden Löcher bei der Dichtung nach den Fign. 7-11 tun. Eine gemeinsame Begrenzungslinie 145 der Volumina ist vom Rand der öffnung 146 der Dichtung durch einen Randabschnitt 147 getrennt, der ganz aus elastisch komprimierbarem Material 142 besteht. Der Abstand zwischen dem Rand der öffnung 146 und der Begrenzungslinie 145 nimmt mit dem Abstand von der Kerbe 141 zu. Das komprimierbare Material 142 hat zwischen dem Rand der öffnung 146 und der Begrenzungslinie 145 wieder eine größere Dicke als das wenig komprimierbare Material 144; die Dicke des Materials 142 nimmt wieder mit dem Abstand von der den Spannbolzen aufnehmenden Kerbe 141 zu.

In Fig. 15 ist eine fünfte Dichtung 151 gezeigt, die außen geradlinige Ränder 152 und 153 aufweist und innen eine öffnung 154 hat. Löcher 155 zur Aufnahme von Spannbolzen sind in dem elastisch komprimierbaren Material 156 ausgebildet, und in dieses Material sind Volumina aus wenig komprimierbarem Material 157 eingebettet, die in der dargestellten Weise in der Umgebung des Loches 155 angeordnet sind. Diese Volumina sind viel kleiner als die in den Fign. 7 und 14 gezeigten Volumina, sie haben in Aufsicht sechseckige Form und bilden eine Mehrzahl von Sperren, die durch Zwischenräume 160 getrennt sind. Diese Zwischenräume bestehen aus elastisch komprimierbarem Material. Die geometrische Anordnung der Volumina trägt spezifischen besonderen Verspannbedingungen Rechnung, die sich von den Verspannbedingungen der Anordnungen nach den Fign. 7 und 14 unterscheiden. Der Abstand

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einer gemeinsamen Begrenzungslinie 158 vom Rad der öffnung 154 nimmt wieder mit dem Abstand von dem den Spannbolzen aufnehmenden Loch 155 zu. Das komprimierbare Material 156 hat eine Dicke, die im Bereich zwischen dem Rand der öffnung 154 und der Begrenzungslinie 158 größer ist als die Dicke des wenig komprimierbaren Materials 157 und die mit dem Abstand von dem Loch 155 zunimmt.

Wie bei den schon beschriebenen Dichtungen sind die eine Sperre bildenden Volumina wenig komprimierbaren Materials vom Rand der Öffnung 154 durch einen Randabschnitt 159 getrennt, der ganz aus elastisch komprimierbarem Material besteht. Die Sperre verhindert eine MaterialVerdrängung in diesem Randabschnitt 159 unter dem Einfluß des auf den letzteren einwirkenden Strömungsmitteldruckes. Wie bei all den hier beschriebenen Dichtungen wird hierdurch das Auftreten ungewünschter Leckpfade über die Oberfläche der Dichtung vermieden.

Bei einer jeden der oben beschriebenen Dichtungen ist innerhalb der beiden Grenzlinien, die in Aufsicht gesehen eine jeder der Sperren und die diese unterbrechenden Zwischenräume begrenzen, das Gesamtvolumen des wenig komprimierbaren Materiales einer jeden der einer MaterialVerdrängung entgegenwirkenden Sperren wesentlich größer als das Gesamtvolumen des elastisch komprimierbaren Materiales. Bei anderen Ausfuhrungsformen der Erfindung kann der umgekehrte Fall vorliegen;bei wieder anderen AusfUhrungsformen können die beiden Volumina auch im wesentlichen gleich sein.

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Die Erfindung ist auch nicht auf solche Formen der diskreten Volumina wenig komprimierbaren Materiales oder auf eine solche Verteilung dieser die Sperren bildenden Volumina begrenzt, wie sie obenstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben sind. Bei anderen Ausführungsformen für Dichtungen könnnen diese Volumina einzeln einen anderen, geeigneten Querschnitt aufweisen oder anders in der Ebene angeordnet sein, je nachdem für welche Anwendung die betrachtete Dichtung vorgesehen ist und welchem Strömungsmitteldruck die Dichtung voraussichtlich ausgesetzt sein wird. Die Form eines einzelnen Volumens und die Anordnung der Volumina aus wenig komprimierbarem Material wird so gewählt, daß in der Nachbarschaft der jeweiligen dem Strömungsmitteldruck ausgesetzten Öffnung der gewünschte Widerstand gegen eine Materialverdrängung des elastisch komprimierbaren Materials der Dichtung erhalten wird, und - falls dies gewünscht wird - der gewünschte Widerstand gegen ein zu einer Zerstörung führendes übermäßiges Zusammendrücken des elastisch komprimierbaren Materiales während des miteinander Verspannenes der abzudichtenden Teile erhalten wird.

Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren für Dichtungen werden nach Fertigstellung der Dichtungen die Unterlagen weggeworfen, auf denen die Dichtungen hergestellt werden. Bei einem anderen Herstellungsverfahren können die Unterlagen auch verbleiben und einen Teil der fertigen Dichtung darstellen. In diesem Falle müssen in der erforderlichen Art und Weise Öffnungen in die Unterlagen geschnitten werden, die den Öffnungen im elastisch komprimierbaren Material entsprechen.

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Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren waren die Unterlagen, auf denen die Dichtungen hergestellt werden, wasserlöslich. Bei anderen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren, bei denen die Unterlagen später keinen Teil der fertigen Dichtung darstellen sollen, können die die Dichtung bildenden Materialien auf Schichten aus Polytetrafluoräthylen oder auf Schichten eines anderen geeigneten Trennmittels aufgebracht werden, die auf eine geeignete Unterlage aufgebracht sind.Hierdurch wird ein Abnehmen der fertigen Dichtungen von den Unterlagen nach dem Aushärten erleichtert.

Bei anderen Anwendungen und auch bei der Herstellung von Dichtanordnungen können mit dem erfindungsgemäßen Dichtungsmaterial Abstandsstücke vorgegebener Dicke hergestellt werden, die zwischen den beiden miteinander zu verspannenden Teilen angeordnet werden und diese um eine gewünschte, genau vorgegebene Strecke auf Abstand halten.

Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Herstellungsverfahren für Dichtungsmaterial begrenzt, das wenig komprimierbare Material kann vielmehr nach dem Aufbringen auch zunächst nur teilweise ausgehärtet werden und dann zusammen mit dem Aushärten des elastisch komprimierbaren Materials voll ausgehärtet werden.

Als elastisch komprimierbares Material kann für andere Ausführungsformen der Erfindung auch ein Material verwendet werden, das beim Aushärten keine Zellstruktur erhält.

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Bei wieder anderen Ausführungsfonnen der Erfindung kann das Aufbringen des Materials auf andere Weise als durch Siebdruck erfolgen, z.B. durch ein Intaglio-Verfahren oder ein Spritzverfahren.

Bei dem oben stehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschriebenen Herstellungsverfahren wird das wenig komprimierbare Material und das elastisch komprimierbare Material im nicht ausgehärteten Zustand aufgetragen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann eines dieser Materialien oder beide Materialien auch in teilweise ausgehärtetem Zustand aufgebracht werden.

Da die erfindungsgemäßen Dichtungen mit solchen die Materialverdrängung des komprimierbaren Materials begrenzenden Sperren versehen ist, welche in Abständen durch Zwischenräume unterbrochen sind, ist beim Handhaben der Dichtungen die Gefahr, daß das wenig komprimierbare Material springt, kleiner als dies dann der Fall wäre, wenn die Sperren aus dem wenig komprimierbaren Material durchgehend ausgebildet wären. Dies ist darauf zurückzuführen, daß ein möglicherweise erfolgendes Knicken der Dichtungen jetzt an den Stellen erfolgen kann, an denen die durch komprimierbares Material erfüllten Zwischenräume vorgesehen sind.

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Leerseite

Claims

Pa tent an spr iiche

r1. Dichtungsmaterial zum Einspannen zwischen zwei abzudichtende Teile unter Verwendung einer Spannvorrichtung mit mindestens einer einen Teil eines Strömungsmittelweges begrenzenden öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß es sich in seiner Form anpassendes, elastisch komprimierbares Material (28;90;119;142; 156) und in dieses eingebettetes, demgegenüber wenig komprimierbares Material (29;81;12Ο;144;157) aufweist, und daß das wenig komprimierbare Material in Form einer Sperre (34-37; 82-89;12O;144;157) angeordnet ist, die die öffnungen(12-15; 72-76;117;146;154) zumindest zum Teil umgibt, die durch Zwischenräume (38-41;91;123;148;160) unterbrochen ist, welche von dem elastisch komprimierbaren Material erfüllt sind, und die von der öffnung durch einen Randabschnitt (46-49;96;122; 147;159) getrennt ist, der ganz aus elastisch komprimierbarem Material besteht.

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ORIGINAL INSPECTED

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2. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Sperre das Gesamtvolumen des wenig komprimierbaren, die Sperre bildenden Materiales erheblich größer ist als das Gesamtvolumen des die Zwischenräume (38-41;91;123;148; 160) füllenden elastisch komprimierbaren Materiales.
3. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre (34-37;12O;144;157) so in dem elastisch komprimierbaren Material (28;119;142;156) angeordnet ist, daß sie sich über eine größere Strecke von einem Loch (22-27;118; 141;155) weg erstreckt, das zur Aufnahme eines Spannmittels dient, und in Aufsicht gesehen eine effektive Begrenzungslinie (121;145;158) aufweist, deren Abstand vom Rand der öffnung mit zunehmendem Abstand von dem das Klemmittel aufnehmenden Loch zunimmt.
4. Dichtungsmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch komprimierbare Material zwischen dem Rand der öffnung und dieser Begrenzungslinie (121;145;158) im kräftefreien Zustand eine größere Dicke aufweist als das wenig komprimierbare Material und daß die Dicke des wenig komprimierbaren Materiales längs der Strecke, über die es verteilt ist, mit zunehmendem Abstand von dem das Klemmittel aufnehmenden Loch (22-27;118;141;155) zunimmt.

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5. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre (34-37) diskrete Volumina (30-33) aus wenig komprimierbarem Material aufweist, die in Aufsicht gesehen im wesentlichen keilförmige Gestalt aufweisen.
6. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Sperre (34,36,37/82-89;120;144; 157) die Kompression begrenzende Anschläge darstellen, so daß beim Zusammenklemmen der beiden Teile (18,19) einer eine Zerstörung des Dichtungsmaterial hervorrufenden Kompression ein Widerstand entgegengesetzt wird.
7. Dichtungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Loch (77-80) zur Aufnahme des Kleinmittels zusätzlich zu der Sperre weitere eine Kompression begrenzende Anschläge (92,95) zugeordnet sind, die aus dem wenig komprimierbaren Material bestehen.
8. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7,dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch komprimierbare Material (28; 90;119;142;156) geschäumtes Material ist.
9. Dichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es auf mindestens einer seiner Oberflächen einen Wulst (42-45) aufweist, der aus elastisch komprimierbarem Material besteht und sich zumindest zum Teil um die öffnung (12-15) herum erstreckt.

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10. Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsmateriales nach einem der Ansprüche 1-9, gekennzeichnet durch folgende Ver fahrensschritte:

a) Aufbringen von Volumina bestehend aus dem wenig kompri-

! mierbaren Material, das die eine Materialverdrängung bej grenzende Sperre bilden soll, auf eine Unterlage in nicht ! ausgehärtetem oder teilweise ausgehärtetem Zustand und mit gleicher oder unterschiedlicher vorgegebener Höhe;

b) Aushärten oder teilweises Aushärten der so aufgebrachten ' Volumina;

c) Aufbringen des sich in seiner Form anpassenden elastisch komprimierbaren Materiales auf die Unterlage in nicht ausgehärtetem oder teilweise ausgehärtetem Zustand in gleicher oder unterschiedlicher vorgegebener Höhe; und

d) Aushärten oder teilweises Aushärten des sich in seiner Form

anpassenden elastisch komprimierbaren Materiales, so daß es mit dem wenig komprimierbaren Material verbunden wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte :

e) Aufbringen von elastisch komprimierbarem Material um die öffnung herum; und hierauf

f) Aushärten dieses Materiales,

so daß ein aus elastisch komprimierbarem Material bestehender

Wulst erhalten wird, der der öffnung benachbart ist. -5-

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12. Verfahren nach Anspruch 1O oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen des elastisch komprimierbaren Materiales und das Aufbringen des wenig komprimierbaren Materiales durch Siebdruck erfolgt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage aus einem wasserlöslichen Material besteht und daß nach dem Aushärten des wenig komprimierbaren Materiales und dem Aushärten des elastisch komprimierbaren Materiales die so erhaltene Anordnung in Wasser eingetaucht wird und so das Dichtungsmaterial von der Unterlage getrennt wird.

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