Weichpackungsmaterial für Stopfbilchsen. Zum Abdichten von rotierenden Maschi nenteilen, wie Wellen, Achsen und dergl., von hin- und hergehenden Maschinenelemen ten, beispielsweise Kolbenstangen, Schub stangen, auch bei der Einführung von ali- ren in Apparate, Durchführen von Befesti gungsbolzen aus Apparaten und dergl. ver wendet man eogenannte Stopfbüchsen.
Das Abdichten besorgen hierbei weiche Packun gen aus Asbestfaser, Baumwollzöpfen, Hanf- faser und #dergl., welche zwecks besserer An- schmiegbarkeit und Weichlieit, sowie zur Unterstützung der abdichtenden Wirkung und zur Verringerung der Reibung mit schmierenden Substanzen getränkt sind, wie beispielsweise Talg,<B>01,</B> Wache, Graphit und ähnlichen ;Stoffen.
Sehr gut bewährt haben sich hierfür Ge flechte, welche besonders mit Graphit imprägniert sind. Diese Packungen finden besonders dann Verwendung, wenn gegen die Einwirkung von Stoffenahgedichtet -wer den muss, die andere Stoffe chemiso'h angrei- èn, da Graphit die Eigenschaft hat, gegen beinahe alle Chemikalien beständig zu sein.
Der Graphit schützt hierbei die als Träger dienende Geflechtmasse- Auch sind diese Packungen gegen Wärmeeinflüsse ziemlich widerstandsfähig, da Graphit vollkommen wärmebeständig ist und clas Textilmaterial vor der Einwirkung der Wärme bis zu einem gewiesen Grad schätzt.<B>Alle</B> Weichpaekun- gen haben aber folgenden echwerwiegenden Nachteil: Trotz Imprägnieren mit Graphit, <B>01,</B> Talg, Wachs und ähn-liehen Stoffen bleibt die Struktur,des Grundmakriauls, wie Asbest faser, Baumwolle, Hanf usw., erhalten.
Da diese Grundstoffe nur äusserlich geschützt sind, wird an den mit dem abdichtenden Maechinenteil in Berührung kommenden Flä- eben durch die Reibung die IS,c'hutzssshi-.ht von der Faser entfernt, so dass an vieleii Punkten die Faser dann ungeschützt Ader Reibung ausgesetzt ist. Nun haben aber die meisten Fasern, besonders die Naturfasern, im innern Aufbau eiu Gerippe -von einer<B>#ge-</B> wissen Härte.
Bei vielen Stoffen rührt diese Härte von der Einlagerung von Kieselsäure her, die ja bekanntlich die Gerüstsubstanz und mit einen Aufbaustoff der Naturfaaer bildet. Die Folge der Berührung der un geschützten Faser mit dem bewegten Na- schinenelement ist ein Verschleiss einerseits der Packung, anderseits aber auch des Na- schinenteils. Es ist bekannt, dass auch die besten Weichpackungen Rillen in dem här testen Material des Mascliinenteils hervor rufen.
Eingehende Untersuchungen haben ergeben, dass die alleinige Ursache darin be steht, dass die Schutzschicht, welche durch die Tränkung der Faser diese überzieht, unter der Reibung verloren geht und dann die harte Faser selbst auf den Maschinenteil reibt.
Dieser Mangel kann bei keiner natür lichen Faser und auch nicht bei Verwendung der gewöhnlichen Kunstfasern an ihrer Stelle beseitigt werden, selbst wenn die Durchtränkung noch so gut und reichlich ist. Jede Schutzschicht sitzt nur auf der Ober fläche der Faser, während das Innere der Faser nur von den leichter flüchtigen Be standteilen der Tränkung durchdrungen wird. Gegen die Reibung besonders wirk same Stoffe, wie beispielsweise Graphit, sitzen immer nur auf der Oberfläche der Faser selbst und vermögen nicht in du Faserinnere einzudringen.
Die Erfindung er- möglie,ht die Behebung dieser Nachteile, indem der Grundstoff der 'Weichpackung nicht mehr aus Naturfaser, sondern aus einer Kunstfaser besteht, in welcher sehmie- rende Schutzstoffe, eingebettet sind. Die Faser selbst hat nur nochden Zweck, Träger der Schutzstx)ffe, zu sein und diese mitein ander zu verbinden, so dass sie zu einer Weichpackung verarbeitet werden kann. Das auch den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren zur Erzeugung des erfindungs gemässen Packungsmaterials soll an einem Beispiel näher erläutert werden.
Die Her stellung künstlicher Fasern beruht darauf, dass Zellulose oder Zelluloeeverbin-dungen in entsprechenden Lösungsmitteln zur Ihsung gebracht werden. Diese Spinnmame wird als dann durch mehr oder weniger feine<B>Öff-</B> nungen, deren Weite von dem angewendeten Spinnverfahren abhängig ist, in ein gasfr>r- miges oder flüssiges Fällmittel eingeleitet, wodurch die Zelluloee oder Zelluloseverbin- dung ausgefällt oder abgeschieden wird,
und zwar in Form eines textil weiter verarbeit- baren Fadens. Mioeht man nun der Spinn lösung einen oder mehrere der beschriebenen, für Weiapackungen besonders geeigneten Sehutzstoffe, beispielsweise fein verteilten Graphit oder Graphit und Mineralöl, in einer so grossen Menge bei, dass der Zellulose- oder Zelluloseverbindungeanteil eben noch aus reicht, einen Faden zu bilden, welcher noch eine hinreichende, Festigkeit hat, um weiter verarbeitet worden zu können, ooerhält man ,eine künstliche Faser,
welche bis in die klein sten Gefügeteilehen mit dem iSchutzmittel ausgefüllt und verbunden'ist. Das'chemische Herstellungsverfahren als solches ist nicht beschränkt.
Man erhält brauchbare Fäden sowohl nach #dein Vi#skose- und Kupferoxyd- ammoniakverfahren, auch dass Nitrat- und da,s Aoetatverfahren sind geeignet, wie über haupt alle Spinnverfahren, deren Spinn lösung den in Frage kommenden Schntzstof- fen in genügend grosser Menge beigemischt werden können.
Die Verwendung der so hergestellten Kunstfaser für Weichpackungen hat nicht nur den grossen Vorteil ergeben, dass der Ver schleiss der verpackten Maschinenteile auf ein Minimum reduziert wird. Es hat sich auch besonders ergeben, dass diese Packung gegen die Einwirkung beinahe aller in der Technik verw6ndeten Stoffe widerstandsfähig ist. Die Untersuchung des Materials hat ferner er geben, dass beispielsweise bei Verwendung von Graphit die Graphitteilchen durch Rei bung sehr leicht freigelegt werden und da durch ein sehr geringer Reibungskoeffizient die Folge ist.
Der festgestellte ausserordent lich geringe Verschleiss der verpackten Na- schinenteile hat seine Erklärung in erster Linie darin gefunden, dass die Reibung in überwiegendem Masse -von den Schutzstoff- teilehen, beispielsweise Graphitflittern, auf genommen wird, die in den künstlichen Grundfasern fest verankert sind, anderseits aber auch darin, dass die als Träger der Sellutzteilchen dienende künstliche Faser einen verschwindend geringen Gehalt an mineralischen Bestandteilen, die eine angrei fende, schmirgelnde Wirkung ausüben, auf weist,
wie siel-1 durch den Aschegehalt ergibt.
Die Verwendung des Materials für eine Stopfbüchsenpackung kann zum Beispiel in der Weise erfolgen, dass zwischen Welle und Stopfbüchsengehäuse Zöpfe von quadra tischem Querschnitt eingelegt werden, welche in an sich bekannter Weise durch Vereini gung mehrerer Fäden oder dicker Schnüre hergestellt sind. Die Fäden oder Schnüre sind ihrerseits aus zahlreichen, beispielsweise <B>1000</B> bis<B>10000</B> oder mehr, Kapillarfasern zusammengesetzt, welche gemäss Erfindung durch die ganze Fadenmasse hindurch einen oder mehrere schmierend wirkende Stoffe, wie<B>01,</B> Fett oder Graphit usw., in feiner Verteilung enthalten.
Die Herstellung der Kapillarfasern bezw. der Fäden oder Schnüre erfolgt nach einem der in der Kunstseiden industrie üblichen Verfahren, indem zum Beispiel eine Lösung von iadenbildenden Substanzen, wie Zellulose oder Zellulose- derivate, welche den Schmierstoff in feiner Verteilung enthält, durch enge Öffnungen ausgepresst und durch Einwirkung von Wärme oder Chemikalien verfestigt wird.
Man ist bei dem erfindungsgemässen Ver fahren bezüglich der Form der zur Herstel lung der Stopfbüchsenpackung verwendeten, den Schmierstoff eingelagert enthaltenden Fasern in keiner Weise beschränkt. So kann die Stopfbüchsenpackung zum Beispiel auch aus zahlreichen einzelnen kurzen Fasern be- stelien, welche zu einer watteähnlichen Masse verfilzt sind. Es ist nicht erforderlich, dass die den eingelagerten Stoff enthaltenden Fasern einen runden Querschnitt aufweisen, wie er durch. Auspressen einer Lösung durch runde Düsenöffnungen und nachträgliche Verfestigung der Faser erhalten wird.
Die Einzelfaser kann auch einen etwa ovalen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Sie liegt also dann in der Form eines schmalen Bändchens vor. Solche bandartige Fasern können erhalten werden durch Auspressen der den Selimierstoff enthaltenden, fadenbil denden Lösung durch schlitzförmige Düsen öffnungen oder auch durch Zerschneiden einer aus einer solchen Lösung erhaltenen Folie in schmale Streifen.
Die Dicke der Einzelfaser (Kapillar- faser), welche den Schmierstoff bezw. meh rere Schmierstoffe oder ein Gemisch aus mehreren Schmierstoffen eingelagert enthält, kann innerhalb weiter Grenzen scliwanken. So kann die Einzelfaser zum Beispiel die bei Kunstseide üblielie Stärke von<B>1</B> bis<B>10</B> Denier aufweisen (das heisst<B>9000</B> m einer solchen Faser haben das Gewicht von<B>1</B> bis<B>10<I>g).</I></B> Es können aber auch wesentlich stärkere Fasern verwendet werden, welche zum Bei spiel einen Durchmesser von 0,2 bis<B>0,5</B><U>mm</U> oder darüber aufweisen.
Die Grösse der eingelagerten Teilchen von <B>01,</B> Fett oder Graphit und dergl. bez-w. von Suspensionen von Graphit in<B>01</B> richtet sich naturgemäss nach der Dicke der Kapillarfaser und nach der Art und Weise der Herstellung dieser. Es ist bemerkenswert, dass sehr feine Fäden, welche verhältnismässig grobkömige Einlagerungen enthalten, zum Beispiel in der Weise hergestellt werden können, dass die Lösung des fadenbildenden Materials, wie z.
B. eine Lösung von Zelluloseazetat in Ace ton, welche die fein verteilten Schmierstoffe enthält, durch Düsenöffnungen ausgepresst und der so gebildete Faden vor seiner Ver- festigu-ug, die in an sich bei der Herstellung künstlicher Fäden oder Bändchen und dergl. bekannter Weise erfolgt, durch starkes Aus ziehen verfeinert wird. Auf diese Weise kann ein Verstopfen der Düsenöffnungen auch bei Verwendung verhältnismässig grobkörniger Einlagerungsstoffe verhindert werden.
Die Menge des in der Einzelfaser ein gelagerten Stoffes, wie Graphit oder<B>01,</B> richtet sieli nach dem gewüiloellten Sehmit- rung,s"-#ra,d. Nach oben hin wird die Menge des eingelagerten Stoffes lediglich dadurch begrenzt, dass der Anteil des fadenbildenden Materials, wie regenerierte Zellulose oder Zelluloseazetat und dergl., noch genügend gross sein muss, dass eine zusammenhängende Faser erhalten wird.
Im allgemeinen wird man im Interesse einer ausreichenden Schmierwirkung den Gehalt an eingelager tem Stoff, wie z. B. Graphit, nicht unter<B>10 %</B> (berechnet auf das Gewicht der Gesamtfaser) verringern. Es sind besonders günstige Wir kungen erzielt worden bei einem Gehalt der Faser von liä und vorzugsweise<B>25</B> bis<B>60</B> Gewichtsprozent Graphit. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, auch noch grössere Men gen des schmierenden Stoffes der Fadenmasse einzuverleiben.
Falls Graphit als schmierender Stoff der Faser einverleibt wird, wird dieser vorzugs weise in kolloidaler Form verwendet. FaHe die Faser neben einem festen, schmierend wirkenden Stoff, wie Graphit, noch ein<B>01</B> enthalten soll, kann dieses der Ihsung des fadenbildenden Stoffes neben dem festen Stoff einverleibt werden. Eine besonders olünstige Schmierwirkung wird aber erzielt, wenn der feste Stoff zunächst in dem<B>01</B> in feine Verteilung gebracht und die<B>so</B> er haltene Suspension dem Faden einverleibt wird.
Soft packing material for stuffing glands. For sealing rotating machine parts, such as shafts, axles and the like., Th of reciprocating machine elements, for example piston rods, push rods, even when introducing ali- ren in apparatus, performing fastening bolts from apparatus and the like. Ver one uses the so-called stuffing boxes.
The sealing is done by soft packings made of asbestos fiber, cotton braids, hemp fiber and the like, which are soaked with lubricating substances for the purpose of better conformability and softness, as well as to support the sealing effect and to reduce friction, such as sebum, <B> 01, </B> Guard, graphite and similar substances.
Braids that are especially impregnated with graphite have proven to be very effective. These packings are particularly used when there is a need to seal against the effects of substances that chemically attack other substances, since graphite has the property of being resistant to almost all chemicals.
The graphite protects the braided material used as a carrier. These packings are also quite resistant to the effects of heat, since graphite is completely heat-resistant and the textile material appreciates the effects of heat to a certain degree. <B> All </B> soft packings but have the following serious disadvantage: Despite being impregnated with graphite, <B> 01, </B> tallow, wax and similar materials, the structure of the basic macriauls, such as asbestos fiber, cotton, hemp, etc., is retained.
Since these basic materials are only externally protected, the friction removes the IS, c'hutzssshi-.ht from the fiber on the surfaces that come into contact with the sealing machine part, so that the fiber is then exposed to unprotected friction at many points is. Most of the fibers, especially the natural fibers, have a skeleton in their internal structure of a <B> # known </B> hardness.
In the case of many substances, this hardness is due to the inclusion of silica, which, as is well known, forms the structural substance and, together with a building material, the natural fibers. The consequence of the contact of the unprotected fiber with the moving nautical element is wear on the one hand on the packing and on the other hand also on the nautical part. It is known that even the best soft packs create grooves in the hardest material of the mask part.
In-depth investigations have shown that the sole cause is that the protective layer, which covers the fiber due to the impregnation, is lost under the friction and then the hard fiber itself rubs on the machine part.
This deficiency cannot be remedied with any natural fiber and not even with the use of ordinary synthetic fibers in their place, no matter how good and plentiful the impregnation is. Each protective layer sits only on the surface of the fiber, while the inside of the fiber is only penetrated by the more volatile components of the impregnation. Substances that are particularly effective against friction, such as graphite, only sit on the surface of the fiber itself and are unable to penetrate the inside of the fiber.
The invention enables these disadvantages to be remedied in that the base material of the soft packing no longer consists of natural fibers, but of a synthetic fiber in which permeable protective substances are embedded. The fiber itself only has the purpose of being the carrier of the protective fabrics and of connecting them to one another so that they can be processed into a soft pack. The method, which is also the subject of the invention, for producing the packing material according to the invention will be explained in more detail using an example.
The production of artificial fibers is based on the fact that cellulose or cellulose compounds are brought to a solution in appropriate solvents. This spinning mare is then introduced into a gaseous or liquid precipitant through more or less fine openings, the width of which depends on the spinning process used, whereby the cellulose or cellulose compound precipitates or is deposited,
in the form of a thread that can be further processed into a textile. If you now add one or more of the described protective substances, for example finely divided graphite or graphite and mineral oil, to the spinning solution in such a large amount that the cellulose or cellulose compound content is just enough to form a thread, which still has sufficient strength to be processed further, oo one obtains an artificial fiber,
which is filled and bonded with the protective agent down to the smallest structural parts. The chemical production process as such is not restricted.
Usable threads are obtained both by your viscose and copper oxide ammonia processes, and that nitrate and acetate processes are suitable, as are all spinning processes in which the spinning solution is mixed with the pollutants in question in sufficiently large quantities can be.
The use of the synthetic fiber produced in this way for soft packaging has not only resulted in the great advantage that the wear and tear on the packaged machine parts is reduced to a minimum. It has also been shown in particular that this packing is resistant to the effects of almost all materials used in technology. The investigation of the material has also shown that, for example, when graphite is used, the graphite particles are very easily exposed by friction and this results in a very low coefficient of friction.
The exceptionally low level of wear and tear on the packaged nose parts is primarily explained by the fact that the friction is largely absorbed by the protective material parts, for example graphite flakes, which are firmly anchored in the artificial base fibers, on the other hand but also in the fact that the artificial fiber used as a carrier for the Sellutz particles has a negligibly low content of mineral components that have an aggressive, abrasive effect,
as siel-1 results from the ash content.
The use of the material for a stuffing box packing can be done, for example, in such a way that braids of square cross-section are inserted between the shaft and the stuffing box housing, which are made in a known manner by combining several threads or thick cords. The threads or cords are in turn composed of numerous, for example <B> 1000 </B> to <B> 10000 </B> or more, capillary fibers which, according to the invention, carry one or more lubricating substances through the entire thread mass, such as < B> 01, </B> grease or graphite etc., contained in fine distribution.
The production of the capillary fibers respectively. The threads or cords are made according to one of the usual methods in the rayon industry, for example by pressing a solution of charge-forming substances such as cellulose or cellulose derivatives, which contain the lubricant in fine distribution, through narrow openings and under the action of heat or chemicals is solidified.
In the case of the process according to the invention, there is no restriction in any way on the shape of the fibers containing the lubricant which are used to manufacture the stuffing box packing. For example, the stuffing box packing can also be made from numerous individual short fibers which are felted into a cotton-wool-like mass. It is not necessary for the fibers containing the incorporated substance to have a round cross-section, as it is through. Expressing a solution through round nozzle openings and subsequent solidification of the fiber is obtained.
The individual fiber can also have an approximately oval or rectangular cross section. So it is then in the form of a narrow ribbon. Such ribbon-like fibers can be obtained by pressing the thread-forming solution containing the selimierstoff through slot-shaped nozzle openings or by cutting a film obtained from such a solution into narrow strips.
The thickness of the single fiber (capillary fiber), which respectively the lubricant. contains several lubricants or a mixture of several lubricants, can vary within wide limits. For example, the individual fiber can have the usual thickness of <B> 1 </B> to <B> 10 </B> denier for rayon (that is, <B> 9000 </B> m of such a fiber has the weight of <B> 1 </B> to <B> 10 <I> g). </I> </B> However, much stronger fibers can also be used, which, for example, have a diameter of 0.2 to <B > 0.5 </B> <U> mm </U> or more.
The size of the embedded particles of <B> 01, </B> fat or graphite and the like. of suspensions of graphite in <B> 01 </B> naturally depends on the thickness of the capillary fiber and the way in which it is manufactured. It is noteworthy that very fine threads, which contain relatively coarse-grained inclusions, can be produced, for example, in such a way that the solution of the thread-forming material, such as.
B. a solution of cellulose acetate in acetone, which contains the finely divided lubricants, pressed through nozzle openings and the thread formed in this way before its Verfestigu-ug, which takes place in a manner known per se in the production of artificial threads or ribbons and the like , is refined by strong pulling. In this way, clogging of the nozzle openings can be prevented even when using relatively coarse-grained embedding materials.
The amount of material stored in the single fiber, such as graphite or <B> 01, </B> depends on the corrugated surface, s "- # ra, i.e. the amount of material stored is only increased by this limited that the proportion of thread-forming material, such as regenerated cellulose or cellulose acetate and the like., Must still be large enough that a coherent fiber is obtained.
In general, in the interests of a sufficient lubricating effect, the content of embedded system substance such. B. graphite, do not decrease below <B> 10% </B> (calculated on the weight of the total fiber). Particularly favorable effects have been achieved with a fiber content of less than and preferably <B> 25 </B> to <B> 60 </B> percent by weight graphite. However, it is not impossible to incorporate even larger quantities of the lubricating substance into the thread mass.
If graphite is incorporated into the fiber as a lubricating substance, it is preferably used in colloidal form. If the fiber should also contain a <B> 01 </B> in addition to a solid, lubricating substance such as graphite, this can be incorporated into the thread-forming substance in addition to the solid substance. A particularly poor lubricating effect is achieved, however, if the solid substance is first finely distributed in the <B> 01 </B> and the suspension thus obtained is incorporated into the thread.