DE202009002290U1

DE202009002290U1 - Shrunken slide ring with diamond-containing sliding surface

Info

Publication number: DE202009002290U1
Application number: DE200920002290
Authority: DE
Original assignee: Burgmann Industries GmbH and Co KG
Current assignee: EagleBurgmann Germany GmbH and Co KG
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2019-02-19
Also published as: WO2010094403A1

Abstract

Gleitring für eine Gleitringdichtungsanordnung, umfassend
– einen Trägerring (6, 9),
– ein Gleitringelement (7, 10) mit einer diamanthaltigen Gleitfläche (8, 11), welche in radialer Richtung am Gleitringelement angeordnet ist, und
– eine Schrumpfverbindung (16, 17), welche zwischen dem Trägerring (6, 9) und dem Gleitringelement (7, 10) ausgebildet ist und den Trägerring (6, 9) fest mit dem Gleitringelement (7, 10) verbindet.Sliding ring for a mechanical seal assembly comprising
A support ring (6, 9),
- A sliding ring member (7, 10) with a diamond-containing sliding surface (8, 11), which is arranged in the radial direction on the sliding ring member, and
- A shrink connection (16, 17), which between the support ring (6, 9) and the sliding ring member (7, 10) is formed and the support ring (6, 9) fixedly connected to the sliding ring member (7, 10).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen geschrumpften Gleitring mit einer diamanthaltigen Gleitfläche.The The present invention relates to a shrunken seal ring a diamond-bearing sliding surface.

Geschrumpfte Gleitringe sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Gleitringe umfassen üblicherweise einen Trägerring (Schrumpfring) und ein Gleitringelement, an welchem eine Gleitfläche ausgebildet ist. In der Fachwelt war es bisher ausgeschlossen, einen geschrumpften Gleitring mit einer diamanthaltigen Gleitfläche zu erzeugen. Durch den während des Schrumpfvorgangs entstehenden Schrumpfdruck auf das Gleitringelement ergeben sich Verwerfungen an der Gleitfläche, welche die Ebenheit der Gleitfläche nachteilig beeinflussen. Weiterhin ist es im Stand der Technik bisher nur bekannt, eine Diamantbeschichtung aufgrund ihrer Härte als abschließenden Schritt auf die Gleitfläche aufzubringen, um eine Endbearbeitung hinsichtlich der Ebenheit der Gleitfläche zu vermeiden. Das Aufbringen einer Diamantbeschichtung als Gleitfläche erfordert jedoch sehr hohe Temperaturen, welche bei geschrumpften Gleitringen dazu führen würden, dass die Schrumpfverbindung wieder gelöst wird. Somit ist die Fachwelt bisher davon ausgegangen, dass bei geschrumpften Gleitringen keine diamanthaltige Gleitfläche möglich ist. Da geschrumpfte Gleitringe jedoch ein relativ großes Anwendungsspektrum aufweisen, wäre es auch wünschenswert, geschrumpfte Gleitringe mit diamanthaltigen Gleitflächen einsetzen zu können.shrunken Slip rings are known in the art. Such slip rings usually include a carrier ring (Shrink ring) and a sliding ring member on which a sliding surface formed is. In the professional world, it was previously excluded, a shrunken To produce sliding ring with a diamond-containing sliding surface. By the during the Shrinking shrinkage pressure on the sliding ring element arise distortions on the sliding surface, which the flatness of the sliding surface adversely affect. Furthermore, it is in the prior art so far only known a diamond coating because of their hardness as final Step on the sliding surface apply to a finishing regarding the flatness of the sliding surface to avoid. The application of a diamond coating as a sliding surface requires but very high temperatures, which in shrunken slip rings lead to it would that the shrink connection is released again. Thus, the professional world previously assumed that shrunken slip rings no diamond-containing sliding surface possible is. However, shrunken slip rings have a relatively wide range of applications would be it also desirable Shrinked slip rings with diamond-containing sliding surfaces to use can.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen geschrumpften Gleitring bereitzustellen, welcher bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine diamanthaltige Gleitfläche aufweist.It is therefore an object of the present invention, a shrunken Sliding ring provide, which in a simple structure and easier, cost-effective Produceability has a diamond-containing sliding surface.

Diese Aufgabe wird durch einen Gleitring mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.These The object is achieved by a sliding ring with the features of the claim 1 solved. The dependent claims have preferred developments of the invention to the subject.

Der erfindungsgemäße Gleitring ermöglicht es zum ersten Mal, dass der Gleitring als geschrumpfter Gleitring mit einer diamanthaltigen Gleitfläche ausgeführt ist, wobei die diamanthaltige Gleitfläche die notwendige Ebenheit für die Verwendung in einer Gleitringdichtung aufweist. Die vorliegende Erfindung hat auf überraschende Weise eine Lösung für das oben beschriebene Problem bereitgestellt, indem eine mechanische Nachbearbeitung einer diamanthaltigen Gleitfläche an einem Gleitringelement nach einem Schrumpfvorgang ausgeführt wird, ohne die Schrumpfverbindung zwischen dem Trägerring und dem Gleitringelement nachteilig zu beeinflussen. Somit kann erfindungsgemäß auf überraschende Weise ein geschrumpfter Gleitring mit diamanthaltiger Gleitfläche mit ausreichender Ebenheit bereitgestellt werden.Of the sliding ring according to the invention allows for the first time that the slip ring as a shrunken slip ring with a diamond-bearing sliding surface accomplished is, wherein the diamond-containing sliding surface the necessary flatness for the Used in a mechanical seal. The present invention has to surprise Way a solution for that above described problem provided by a mechanical post-processing a diamond-bearing sliding surface is performed on a sliding ring element after a shrinking operation, without the shrink connection between the carrier ring and the sliding ring element adversely affect. Thus, according to the invention in a surprising manner a shrunken slip ring with diamond-containing sliding surface with sufficient evenness.

Vorzugsweise ist die diamanthaltige Gleitfläche auf das Gleitringelement vor dem Schrumpfschritt mittels eines Beschichtungsverfahrens, insbesondere eines CVD-Verfahrens, aufgebracht. Hierdurch kann die diamanthaltige Gleitfläche besonders einfach und kostengünstig aufgebracht werden.Preferably is the diamond-containing sliding surface on the sliding ring element before the shrinking step by means of a coating method, in particular a CVD method, applied. As a result, the diamond-containing sliding surface is particularly simple and cost-effective be applied.

Weiter bevorzugt ist der Trägerring aus einem metallischen Material hergestellt. Dies vereinfacht insbesondere den Schrumpfvorgang. Weiter bevorzugt ist ein Grundkörper des Gleitringelements aus einem keramischen Material, insbesondere mit rechteckigem Querschnitt, hergestellt. Das keramische Material eignet sich einerseits gut für den Schrumpfvorgang und andererseits kann auf das keramische Material relativ einfach und kostengünstig eine diamanthaltige Beschichtung aufgebracht werden.Further preferred is the carrier ring made of a metallic material. This simplifies in particular the shrinking process. Further preferred is a main body of the Sliding ring element made of a ceramic material, in particular with rectangular Cross section, manufactured. The ceramic material is suitable on the one hand good for the shrinking process and on the other hand can on the ceramic material relatively easy and inexpensive one diamond-containing coating are applied.

Ein erfindungsgemäßer Gleitring wird besonders bevorzugt in einer Gleitringdichtungsanordnung als rotierender und/oder statischer Gleitring eingesetzt.One inventive sliding ring is particularly preferred in a mechanical seal assembly as rotating and / or static seal used.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:following will become a preferred one with reference to the accompanying drawings embodiment the invention described in detail. In the drawing is:

1 eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung mit einem erfindungsgemäßen Gleitring, und 1 a schematic sectional view of a mechanical seal assembly with a sliding ring according to the invention, and

2 eine schematische Schnittansicht eines in 1 gezeigten Gleitrings. 2 a schematic sectional view of an in 1 shown sliding ring.

Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird nachfolgend eine Gleitringdichtungsanordnung 1 beschrieben, welche erfindungsgemäße Gleitringe aufweist.With reference to the 1 and 2 below is a mechanical seal assembly 1 described which has sliding rings according to the invention.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Gleitringdichtungsanordnung 1 einen rotierenden Gleitring 2 und einen stationären Gleitring 3. Der rotierende Gleitring 2 ist auf einer Welle 4 fixiert und wird mittels einer Vorspanneinrichtung, welche eine Feder 14 und einen an einem Wellenabsatz angeordneten Abstützring 15 umfasst, in axialer Richtung gegen den stationären Gleitring 3 vorgespannt. Der stationäre Gleitring 3 ist an einem Gehäusebauteil 5 befestigt. Zwischen dem stationären Gleitring 3 und dem Gehäusebauteil 5 ist eine erste Nebendichtung 13 angeordnet. Weiterhin ist zwischen dem rotierenden Gleitring 3 und der Welle 4 eine zweite Nebendichtung 12 angeordnet.How out 1 it can be seen comprises the mechanical seal assembly 1 a rotating seal ring 2 and a stationary slip ring 3 , The rotating seal ring 2 is on a wave 4 fixed and is by means of a biasing device, which is a spring 14 and a arranged on a shaft shoulder support ring 15 comprises, in the axial direction against the stationary seal ring 3 biased. The stationary seal ring 3 is on a housing component 5 attached. Between the stationary seal ring 3 and the housing component 5 is a first secondary seal 13 arranged. Furthermore, between the rotating seal ring 3 and the wave 4 a second side seal 12 arranged.

Sowohl der rotierende Gleitring 2 als auch der stationäre Gleitring 3 sind in diesem Ausführungsbeispiel als geschrumpfte Gleitringe vorgesehen. Der stationäre Gleitring 3 umfasst, wie aus 2 ersichtlich ist, einen Trägerring 9 aus einem metallischen Material, und ein Gleitringelement 10, an dem eine in Radialrichtung gerichtete, diamanthaltige Gleitfläche 11 angeordnet ist. Das Gleitringelement 10 ist aus einem keramischen Material hergestellt und die diamanthaltige Gleitfläche 11 ist mittels eines CVD-Diamantbeschichtungsverfahrens aufgebracht. Wie der stationäre Gleitring 3 umfasst der rotierende Gleitring 2 ebenfalls einen Trägerring 6, ein Gleitringelement 7 und eine am Gleitringelement 7 in radialer Richtung angeordnete, diamanthaltige Gleitfläche 8. Zwischen den beiden Gleitflächen 8 und 11 ist in bekannter Weise ein Dichtspalt ausgebildet, welcher in bekannter Weise eine Abdichtung sicherstellt.Both the rotating seal ring 2 as well as the stationary seal ring 3 are provided in this embodiment as a shrunken seal rings. The stationary seal ring 3 includes, how out 2 it can be seen, a carrier ring 9 made of a metallic material, and a sliding ring element 10 to which a radially directed, diamond-containing sliding surface 11 is arranged. The sliding ring element 10 is made of a ceramic material and the diamond-containing sliding surface 11 is deposited by means of a CVD diamond coating process. Like the stationary seal ring 3 includes the rotating seal ring 2 also a carrier ring 6 , a sliding ring element 7 and one on the sliding ring element 7 arranged in the radial direction, diamond-containing sliding surface 8th , Between the two sliding surfaces 8th and 11 In a known manner, a sealing gap is formed, which ensures a seal in a known manner.

Zwischen dem Trägerring 9 und dem Gleitringelement 10 ist dabei eine Schrumpfverbindung 17 vorgesehen. Am rotierenden Gleitring 2 ist zwischen dem Trägerring 6 und dem Gleitringelement 7 ebenfalls eine Schrumpfverbindung 16 ausgebildet.Between the carrier ring 9 and the sliding ring element 10 is a shrink connection 17 intended. On the rotating seal ring 2 is between the carrier ring 6 and the sliding ring element 7 also a shrink connection 16 educated.

Die erfindungsgemäßen Gleitringe sind dabei entgegen der bisherigen Auffassung des Standes der Technik die ersten geschrumpften Gleitringe mit diamanthaltiger Gleitfläche. Die erfindungsgemäßen Gleitringe 2, 3 werden dabei wie folgt hergestellt. In einem ersten Schritt werden die Gleitringelemente 7, 10 jeweils mit einer diamanthaltigen Beschichtung zur Bildung der diamanthaltigen Gleitfläche 8, 11 beschichtet. Hierbei ergibt sich erfindungsgemäß keine Einschränkung hinsichtlich des zu verwendenden Beschichtungsverfahrens, um eine diamanthaltige Gleitfläche herzustellen. In einem nächsten Schritt wird dann der Schrumpfschritt ausgeführt, wobei der Trägerring 6, 9 zuerst stark erwärmt wird, in den das diamantbeschichtete Gleitringelement 7, 10 in den Trägerring eingelegt und durch Abkühlung des Trägerrings die Schrumpfverbindung 16, 17 zwischen dem Trägerring und dem Gleitringelement ausgebildet wird.The sliding rings according to the invention are contrary to the previous view of the prior art, the first shrunken seal rings with diamond-containing sliding surface. The sliding rings according to the invention 2 . 3 are produced as follows. In a first step, the sliding ring elements 7 . 10 each with a diamond-containing coating to form the diamond-containing sliding surface 8th . 11 coated. According to the invention, there is no restriction with regard to the coating method to be used in order to produce a diamond-containing sliding surface. In a next step, the shrinking step is then carried out, wherein the carrier ring 6 . 9 is first heated strongly, in which the diamond-coated sliding ring element 7 . 10 inserted in the carrier ring and by cooling the carrier ring, the shrink connection 16 . 17 is formed between the carrier ring and the sliding ring element.

Durch den dabei auftretenden Schrumpfdruck kann es zu Verwerfungen an der diamanthaltigen Gleitfläche 8, 11 kommen. Falls die erforderliche Ebenheit nach dem Schrumpfen nicht erreicht ist, wird in einem nachfolgenden Schritt eine Endbearbeitung der diamanthaltigen Gleitfläche mittels Schleifen, Polieren und/oder Läppen, ausgeführt. Diese Gleitflächen-Endbearbeitung wird vorzugsweise ebenfalls mit diamanthaltigem Schleifmaterial ausgeführt. Hierbei beeinflusst die Endbearbeitung der diamanthaltigen Gleitfläche nicht die Eigenschaften der Schrumpfverbindung 16, 17 zwischen dem Trägerring 6, 9 und dem Gleitringelement 7, 10, da bei der Endbearbeitung im Bereich der Schrumpfverbindung keine hohen Temperaturen auftreten.Due to the shrinkage pressure that occurs, it can cause distortions on the diamond-containing sliding surface 8th . 11 come. If the required flatness is not reached after shrinking, finishing of the diamond-containing sliding surface by means of grinding, polishing and / or lapping is carried out in a subsequent step. This slip surface finish is preferably also performed with diamond-containing abrasive material. In this case, the finishing of the diamond-containing sliding surface does not affect the properties of the shrink joint 16 . 17 between the carrier ring 6 . 9 and the sliding ring element 7 . 10 because no high temperatures occur during the finishing in the region of the shrink connection.

Somit kann erfindungsgemäß ein geschrumpfter Gleitring mit diamanthaltiger Gleitfläche hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren stellt eine ausreichende Ebenheit der diamanthaltigen Gleitfläche 8, 11 bereit. Die vorliegende Erfindung überwindet somit das bisher im Stand der Technik herrschende Vorurteil, dass die Herstellung von geschrumpften Gleitringen mit diamanthaltiger Gleitfläche nicht möglich sei. Überraschenderweise wird durch die erfindungsgemäße Idee der mechanischen Nachbearbeitung der diamanthaltigen Gleitflächen die gegebenenfalls während des Schrumpfvorgangs an der Gleitfläche entstandenen Verwerfungen entfernt, so dass eine diamanthaltige Gleitfläche mit ausreichender Ebenheit und somit ausreichender Abdichtungseigenschaft erreicht wird. Die Erfindung ermöglicht insbesondere eine Massenherstellung mit gleichbleibender Qualität der diamanthaltigen Gleitflächen 8, 11.Thus, according to the invention, a shrunken sliding ring with a diamond-containing sliding surface can be produced. The manufacturing method according to the invention provides sufficient planarity of the diamond-containing sliding surface 8th . 11 ready. The present invention thus overcomes the hitherto prevailing in the prior art prejudice that the production of shrunken slip rings with diamond-containing sliding surface is not possible. Surprisingly, the idea according to the invention of the mechanical post-processing of the diamond-containing sliding surfaces removes any distortions which may have occurred on the sliding surface during the shrinking operation, so that a diamond-containing sliding surface with sufficient evenness and thus sufficient sealing property is achieved. In particular, the invention enables mass production with consistent quality of the diamond-containing sliding surfaces 8th . 11 ,

Claims

Sliding ring for a mechanical seal assembly, comprising - a carrier ring ( 6 . 9 ), - a sliding ring element ( 7 . 10 ) with a diamond-containing sliding surface ( 8th . 11 ), which is arranged in the radial direction on the sliding ring element, and - a shrink connection ( 16 . 17 ), which between the carrier ring ( 6 . 9 ) and the sliding ring element ( 7 . 10 ) is formed and the carrier ring ( 6 . 9 ) fixed to the sliding ring element ( 7 . 10 ) connects.

Slip ring according to claim 1, characterized in that the carrier ring ( 6 . 9 ) is made of a metallic material.

Sliding ring according to one of claims 1 or 2, characterized in that the sliding ring element ( 7 . 10 ) is made of a ceramic material.

Mechanical seal assembly comprising a rotating seal ring ( 2 ) and / or a stationary slip ring ( 3 ) according to any one of the preceding claims.