專利名稱：密封填料件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種作為可壓入到一個靜止和一個運動的機械件之間環(huán)形縫隙中的密封元件的、由一種用一有效/活性物料，特別是聚四氟乙烯(PTFE)浸漬過的無紡織物制成的密封填料件(Stopfbuchspackung)，以及一種制造該密封填料件的方法。
密封填料件通常由專門的繩狀織物或編織物環(huán)、擠出環(huán)或壓制環(huán)組成。主要使用石墨、PTFE、纖維材料、碳、金屬或這些材料相應的組合作為填料。其中纖維材料還可以設有特殊的浸漬劑。對于要求在高溫下同時具有高化學穩(wěn)定性和好的密封和摩擦性能的密封填料件，PTFE可以用作原材料。但特別是當用PTFE紗線編織成一繩狀密封織物時，PTFE密封填料件的制造相對昂貴。
背景技術：
由DE 4423043 C2已知由環(huán)形片形成的密封填料件，該環(huán)形片由可壓縮的織物帶裁切而成并用一種有效物料例如PTFE固體顆粒浸漬過。該環(huán)形片在浸漬后在約105℃的溫度下烘干，然后在一擠壓裝置中擠壓成一密封體。以這種方式可以實現(xiàn)一種在低摩擦力矩和小泄漏同時具有高耐熱性的密封填料件。一種用PTFE浸漬過的無紡織物也可以作為織物平面構型物品應用在該密封填料件中。由于在所述環(huán)形片的裁切中產(chǎn)生很多廢料，這種制造方法是不經(jīng)濟的。通過相互疊放單個的環(huán)形片形成的水平分層面結構(Schichtebene)也會在密封填料件和所屬軸之間形成不均勻的密封面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，設計一種在具有很好的摩擦性能的同時具有高密封性能的密封填料件。
根據(jù)本發(fā)明的上述目的以一種開頭所述類型的密封填料件這樣實現(xiàn)，即所述密封元件包括至少兩個徑向相互包纏并相互壓緊的由一種用有效物料浸漬的無紡織物帶制成的層。代替軸向相互疊放并壓制成的環(huán)形片，根據(jù)本發(fā)明使用一種沿徑向包纏成多個層并隨后進行擠壓的無紡織物帶。當將無紡織物帶沿徑向分層設置時，可在擠壓過程中實現(xiàn)很好的密封材料內(nèi)部致密性，同時浸漬過的無紡織物帶之間具有很好的相互鉤結。同時已經(jīng)確定，在擠壓時吸收在無紡織物帶內(nèi)的有效浸漬物料被部分地壓到密封元件的表面，這樣有限浸漬物料在此處的堆積形成一特別光滑的表面。由此形成一具有最佳密封和摩擦性能的特別平整和無表面構造的密封表面。
在實施本發(fā)明時，如果無紡織物帶第一層的包纏始端和最后一層的包纏終端以其切邊相應地重疊放置，以使在完成擠壓的密封元件上不會出現(xiàn)變厚的部分或類似物，則是有利的。其中如果切邊具有向漸收(auslaufend)的傾斜部并以這種方式在包纏過程中就在整個周向上形成均勻的厚度，則是特別有利的。層數(shù)在至少2到最多200之間變化。
為了實現(xiàn)盡可能高地接納有效浸漬物料，如果無紡織物具有高的開口性(Offenheit)和滲透性/多孔性(Porsitt)，則是有利的。這可以由此實現(xiàn)，即所述無紡織物是一種機械連接的、纖維長為3到20mm且面密度為20到200g/m2的芳族聚酰胺纖維制成的無紡織物。在此，短的纖維長度導致強滲透性。芳族聚酰胺纖維特別適合于在高溫下使用。但是也可以代替芳族聚酰胺纖維使用各種不同的例如具有高強度和適于高溫應用的纖維或纖維混合物。無紡織物的結合是機械式實現(xiàn)的，例如通過噴水固著或針刺加固法(Nadeln)。
由于機械式固著與一種化學結合相反，在高溫下也具有高穩(wěn)定性，因此是具有重要意義的。
為了制造這種作為一個靜止和一個運動的機械元件之間環(huán)形縫隙的密封元件的、由一種用一種有效物料，特別是PTFE浸漬的無紡織物制成的密封填料件，使用一種方法，在該方法中用一種有效物料浸漬一種機械連接的由纖維長度為3到100mm的纖維制成的無紡織物帶，接下來對該無紡織物進行烘干，然后將其剪切成單個的其寬度為所述密封元件預定的厚度的1.5到5倍的切斷的無紡織物帶；并且在該方法中，將單個的所述無紡織物帶分別包纏在一芯桿上并在一擠壓裝置中將其擠壓成所述密封元件。無紡織物帶的寬度根據(jù)以后的情況確定，特別是根據(jù)密封填料件的密封元件應該具有的硬度。沿擠壓方向的擠壓壓力也取決于此(硬度)。希望密封元件的硬度越高，選擇的擠壓壓力也越高，無紡織物帶的寬度也越大。
所述無紡織物帶本身具有2.5mm，優(yōu)選地為0.5到1.25mm的厚度。浸漬浴的持續(xù)時間取決于希望的浸漬程度和所使用的有效物料。該有效物料優(yōu)選地由一種含水的PTFE懸浮液或一種含水的帶有填充劑PTFE懸浮液制成。
為了防止浸漬的滴出，浸漬過的無紡織物帶的烘干優(yōu)選地以約30到300℃的溫度在一直通式爐/連續(xù)式爐(Durchlaufofen)中進行。
通常將所述無紡織物帶浸漬至最大的飽和度，即至95-98％有效物料的含量份額。但是例如出于相對于密封性能的耐用性的原因，在密封元件中較高的纖維成分份額也可以是符合期望的。為了實現(xiàn)這一點同時也為了達到有效物料在密封元件中特別好的分布，可以在一連接在后面的脫料工段(Abstreifstrecke)中在兩個輥子之間再次將浸漬劑部分地從無紡織物帶中擠壓出來。
擠壓裝置中軸向的擠壓壓力為5到50MPa。通過實驗已經(jīng)可以確定，這個擠壓壓力可以形成好的密封材料內(nèi)部致密性，同時還實現(xiàn)了浸漬過的無紡織物帶符合材料特性的好的相互連接。擠壓的持續(xù)時間根據(jù)希望的致密程度為幾秒鐘到2分鐘。較高的擠壓壓力通常會形成很硬的密封元件，該密封元件在以后面的在密封空間內(nèi)的安裝中需要很高的軸封推壓力(Stopfbuchsbrillenkraft)以用于密封。
在一些特殊的使用情況下已經(jīng)表明，對擠壓過的密封元件以較高的溫度和較高的壓力進行一個燒結處理是有利的。除此以外，為了達到更好的摩擦性能，必要時也可以使用潤滑劑浸漬所述密封件。
附圖的簡要說明在附圖中示出所述密封元件以及用于其制造的擠壓裝置。
其中

圖1示出一密封元件的俯視圖，圖2示出根據(jù)圖1的密封元件的橫截面，和圖3示出已放入密封元件的擠壓裝置的剖視圖。
具體實施形式圖1示出的是用作密封填料件的密封元件1的俯視圖。該密封元件1包括三個徑向相互包纏的由一種用一種有效物料浸漬的無紡織物帶制成的層2、3和4。無紡織物帶的第一層2的包纏始端10和最后層4的包纏終端11以其切邊12和13相互重疊放置。所述切邊12和13設有漸收的傾斜部。參考標號14表示一個穿過密封元件1的切割面。在這個(切割面的)位置密封元件1被軸向分割開，以通過可以將密封元件1向外彎開，使其便于從側向套上待密封的軸。
圖2示出一個按圖1中A-A線穿過密封元件1的剖面。其中可見徑向的單個層2、3和4。
圖3示出擠壓裝置20，在該裝置中擠壓浸漬過的已準備好的密封元件1。該擠壓裝置20包括一個具有一個芯體22和一個殼體23的凹模21和一個沖頭24。在芯體22和殼體23之間的空間25內(nèi)嵌入當前情況下如圖中左側所示的由層2到8組成的密封元件1。此后將沖頭24沿圖中箭頭26和27所示的方向軸向壓入開口25中。如圖中右側所示，這會造成所述密封元件1的壓縮。這種軸向的擠壓造成，密封元件1的內(nèi)層2和外層8在其內(nèi)或外表面得到一特別光滑的結構。這(種結構)對于以后作為密封填料件的密封過程是重要的。同時，如圖中通過層3到7的鋸齒形結構所示，各層之間實現(xiàn)了很好的相互鉤結。在擠壓過程之后從擠壓裝置20中取出密封元件1，并可以作為密封填料件投入使用。
權利要求
1.一種作為可壓入一個靜止和一個運動的機械件之間環(huán)形縫隙中的密封元件的、由一種用一有效物料特別是聚四氟乙烯(PTFE)浸漬過的無紡織物制成的密封填料件，其特征在于，所述密封元件(1)包括至少兩個徑向相互包纏并相互壓緊的由一種用有效物料浸漬的無紡織物帶制成的層。
2.根據(jù)權利要求1的密封填料件，其特征在于，所述無紡織物帶的第一層(2)的包纏始端(10)和最后一層(4)的包纏終端(11)以其切邊(12、13)相應地重疊放置。
3.根據(jù)權利要求2的密封填料件，其特征在于，所述切邊(12、13)設有漸收的傾斜部。
4.根據(jù)權利要求1到3中任一項的密封填料件，其特征在于，所述無紡織物是一種機械結合的、纖維長為3到100mm特別為3到20mm且面密度為20到200g/m2的無紡織物。
5.根據(jù)權利要求4的密封填料件，其特征在于，所述無紡織物的機械式結合是通過噴水加固實現(xiàn)的。
6.根據(jù)權利要求4的密封填料件，其特征在于，所述無紡織物是通過針刺法機械加固的。
7.制造根據(jù)權利要求1到6中任一項的作為一個靜止和一個運動機械元件之間環(huán)形縫隙的密封元件的、由一種用一種有效物料特別是PTFE浸漬的無紡織物制成的密封填料件的方法，其特征在于，用一種有效物料浸漬一種機械連接的由纖維長度為3到100mm特別為3到20mm的纖維制成的無紡織物帶，接下來對該無紡織物進行烘干，然后將其剪切成單個的其寬度為所述密封元件預定的厚度的1.5到5倍的切斷的無紡織物帶；將所述無紡織物帶分別包纏在一芯桿上并在一擠壓裝置(20)中將其擠壓成所述密封元件(1)。
8.根據(jù)權利要求7的方法，其特征在于，所述纖維為芳族聚酰胺纖維。
9.根據(jù)權利要求7的方法，其特征在于，所述無紡織物由其它的由聚酰亞胺(PI)、聚苯并咪唑(PBI)、聚酯(PES)、玻璃纖維(GF)或芳族聚酰胺纖維(AF)制成的纖維或纖維混合制成。
10.根據(jù)權利要求7到9中的方法，其特征在于，所述無紡織物帶具有2.5mm，優(yōu)選地為0.5到1.25mm的厚度。
11.根據(jù)權利要求7到10中任一項的方法，其特征在于，所述有效物料由一種含水的PTFE懸浮液或一種含水的帶有填充劑的PTFE懸浮液制成。
12.根據(jù)權利要求7到10中任一項的方法，其特征在于，所述有效物料由一種帶有其它填充劑的油脂-石墨混合物制成。
13.根據(jù)權利要求7到10中任一項的方法，其特征在于，所述有效物料優(yōu)選地由一種帶有填充劑的彈性體粘結劑制成。
14.根據(jù)權利要求7到13中任一項的方法，其特征在于，在一連續(xù)式爐中以30到300℃的溫度進行浸漬過的所述無紡織物帶的烘干。
15.根據(jù)權利要求7到14中任一項的方法，其特征在于，所述擠壓裝置中的擠壓壓力為5到50MPa。
16.根據(jù)權利要求7到15中任一項的方法，其特征在于，在其施加更高的溫度和更高的壓力時對擠壓過的所述密封元件進行燒結處理或使其交聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種作為一個靜止和一個運動的機械件之間環(huán)形縫隙中的可壓縮密封元件的、由一種用一有效物料特別是聚四氟乙烯(PTFE)浸漬過的無紡織物制成的密封填料件，其中所述密封元件(1)包括至少兩個徑向相互包纏并相互壓緊的由一種用有效物料浸漬的無紡織物帶制成的層。
文檔編號F16J15/22GK1507545SQ02809474
公開日2004年6月23日 申請日期2002年3月12日 優(yōu)先權日2001年5月7日
發(fā)明者T·克倫克, U·利特克, F·舒爾茨, R·沃格爾, , T 克倫克, 乜, 穸 申請人:卡爾弗羅伊登柏格兩合公司