DE2732709A1 - Dichtungsmaterial aus polytetrafluoraethylen (ptfe)-fasern - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Dichtungsmaterial aus PTFE in
• Faserform nach dem deutschen Patent Nr. . ... ... (Patentanmeldung P 26 42 086.0).
• Zusätzlich zu dem in der Patentanmeldung P 26 42 086.0 aufgeführten Stand der Technik sind Packungen bekannt, die aus PTFE in Pulverform, Graphit und öl bestehen. Diese Packung muß gekammert eingebaut werden und kann nur Drücken bis zu 50 bar ausgesetzt werden.
• Darüber hinaus sind Packungen bekannt, bei denen der aus PTFE-Pulver, Silikonöl, Graphit und Molybdänsulfid bestehende faserlose Kern mit einem Geflecht aus Natur- oder Synthesefasern umflochten ist. Diese Packung hat den Nachteil, daß sie gekammert eingebaut werden muß und, um ein Abfließen des durch die Wellenreibung erhitzten Packungskernes in axialer Richtung zu verhindern, müssen zusätzlich Separatoren (Zwischenringe; eingebaut werden.
• Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Packung zu entwickeln, die ohne großen technischen Aufwand beim Verpacken neben guten Gleiteigenschaften besonders gute Dichtigkeit, hohe Druckbeständigkeit und hervorragende Wärmeleitfähigkeit besitzt.
• Die Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß das Dichtungsmaterial aus PTFE-Fasern besteht, die durch Spanabheben, wie Hobeln, Fräsen, Raspeln oder Drehen, hergestellt werden. Der zum Spanabheben verwendete PTFE-Block (Restblock, Blockabfall) ist bevorzugt gesintert; er kann runden oder eckigen Querschnitt haben.
• Die durch Spanabheben hergestellten PTFE-Fasern werden mit Graphit oder mit Graphit + öl oder mit Graphit + feinteiligem PTFE oder mit Graphit + feinteiligem PTFE + öl oder Graphit + PTFE-Dispersion + öl oder Graphit-PTFE-Dispersion + öl innig vermischt.
• Vorzugsweise ist Graphit mit einer Reinheit von) 95 %, insbesondere > )99 % verwendet worden.
• Das Dichtungsmaterial ist zu Tabletten oder Halbringen gepreßt worden. Die durch Spanabheben hergestellten PTFE-Fasern haben vorteilhaft eine Schnittlänge von 1 - 20 mm, besonders günstig sind Schnittlängen von 5 - 15 mm.
• Der PTFE-Faseranteil beträgt mindestens 50 Gew.%, bezogen auf das fertige Dichtungsmaterial; der Graphitanteil beträgt mindestens 10 Gew.% und höchstens 30 Gew.%; der Anteil des feinteiligen PTFE mindestens 5 Gew.% und höchstens 25 Gew.%.
• In einer bevorzugten Ausführungsform sind dem Dichtungsmaterial Schmiermittel zugesetzt, wie z.B. Silikonöl, Paraffinöl, Mineralöle oder mehrwertige Alkohole.
• Erfindungsgemäß befindet sich der Graphit, der für die Wärmeleitfähigkeit des Dichtungsmaterials Sorge tragen soll, nicht nur auf der Oberfläche des Dichtungsmaterials, sondern ist in intimer Mischung sowohl auf der Oberfläche als auch im Innern des Dichtungsmaterials verteilt. Die einzelnen Teile der Mischung werden z.B. in einer Knetmaschine innig vermischt.
• Für die gute Wirkung des Dichtungsmaterials ist es besonders wichtig, daß sich die einzelnen Graphitteilchen auf der Faser berühren. Dadurch wird beim Einsatz der Packung ein optimaler Durchgang der entstehenden Reibungswärme erreicht.
• Unter feinteiligem PTFE soll Polytetrafluoräthylen mit einer mittleren Größe des Einzelkornes von 0,1-30 iim verstanden werden. Dies kann in Form von Pulver und PTFE-Dispersion vorliegen. Das feinteilige PTFE bewirkt, daß die Dichtungstabletten beim Anpressen durch die Stopfbuchsbrille ohne Schwierigkeiten sich zu einem homogenen Packungsgefüge verpressen lassen.
• Außerdem erhöht das feinteilige PTFE die Dichtungsfähigkeit und verbessert die Gleiteigenschaften.
• Verwendet werden PTFE-Dispersionen mit einem Feststoffgehalt an Polytetrafluoräthylen von 35-60 Gewichtsprozent.
• In einer bevorzugten Ausführungsform wurde eine PTFE-Dispersion mit 60 Gewichtsprozent Feststoffgehalt und einer mittleren Größe des Einzelkornes von 0,1 - 0,5 ßm verwendet. Der beigemischte Graphit hatte eine Reinheit von ) 99 %, damit Korrisionsschäden vermieden werden.
• Nach dem Mischvorgang wurde das Packungsmaterial zu Tabletten und Halbringen gepreßt. Diese Tabletten oder Halbringe können mühelos in den Rackungsraum eingebracht werden. Durch den Anpreßdruck der Stopfbuchsbrille werden die einzelnen Tabletten oder die Halbringe zu einem homogenen Packungsgefüge zusammengepreßt.
• Das verwendete öl bzw. ölgemisch dient dazu, dem Dichtungsmaterial guten Zusammenhalt und hervorragende Gleiteigenschaften zu verleihen. Es muß einen Siedepunkt haben, der oberhalb der beim Betrieb der Packung auftretenden Temperaturen liegt.
• Bevorzugt sind öle mit einem Siedepunkt von größer als 2000C.
• Das PTFE-Fasermaterial hat eine Schnittlänge von 1 - 20 mm.
• Wenn die Faserlänge unter 1 mm absinkt, dann wird die Packungsmasse zu leicht plastisch verformbar und neigt zu sehr zum Fließen. Die Fäserchen haben dann keinen Verstärkungseffekt mehr. Bei Schnittlängen der PTFE-Fasern von mehr als 20 mm wird eine innige Vermischung und das Pressen schwierig. Beste Resultate werden bei 5-15 mm Schnittlänge erzielt.
• PTFE-Faseranteile von mehr als 50 Gew.% sind erforderlich, u die Dichtwirkung zu gewährleisten. Der Graphitanteil sollte nicht unter 10 Gew.% absinken, damit ein optimaler Wärmedurchgang erreicht wird. Bei Graphitgehalten von mehr als 30 Gew.% sinkt die Dichtwirkung ab.
• Im folgenden wird die Wirkung eines erfindungsgemäßen Dichtungsmaterials näher erläutert.
• Beispiele Für die fünf nachfolgenden Rezepturen wurde durch Spanabheben hergestellte PTFE-Fasern mit einer Länge von 8 mm verwendet.
• 1. 80 Gew.% Polytetrafluoräthylen-Fasern 20 Gew.% Graphitpulver (Reinheit 99 %) 2. 79,5 Gew.% Polytetrafluoräthylen-Faser 17,0 Gew.% Graphitpulver (Reinheit 99 %) 3,5 Gew.% Propan-1,2,3-triol 3. 70,0 Gew.% Polytetrafluoräthylen-Fasern 7,0 Gew.% feinteiliges Polytetrafluoräthylen 16,0 Gew.% Graphitpulver (Reinheit 99 %) 3,5 Gew.% Propan-1,2,3-triol 3,5 Gew.% Silikonöl 4. 65,0 Gew.% Polytetrafluoräthylen-Faser 15,0 Gew.% feinteiliges Polytetrafluoräthylen 20,0 Gew.% Graphit (Reinheit 99 %) 5. 50,0 Gew.% Polytetrafluoräthylen-Faser 27,0 Gew.% Polytetrafluoräthylen-Dispersion (60 gew.%ig) 16,0 Gew.% Graphitpulver (Reinheit 99 %) 7,0 Gew.% Silikonöl Für die Beurteilung des Wärmedurchgangs wurde die Messung der Temperatur in der Packung und am äußeren Stopfbuchsgehäuse herangezogen. Außerdem wurde die Leckage gemessen. Für die Prüfung wurde eine Kreiselpumpe mit folgenden technischen Daten eingesetzt: Wellendurchmesser (mm) 32 Druck (bar) 0,2 - 4,0 Wellenumfangsgeschwindigkeit (m/s) 2,2 - 4,4 Stopfbuchsinnendurchmesser (mm) 48 reines Wasser, Umgepumptes Medium Zirtrrerten,'eratur ZLmmertemperatur Das Pumpengehäuse und die Welle waren aus verchromtem Edelstahl.
• Um den vollen Druck auf die Packung zu bringen, waren die rückwärtigen Druckentlastungslamellen entfernt worden. Der Packungsraum der Pumpe wurde mit der erforderlichen Menge von Packungstabletten bestückt. Die Stopfbuchsbrille wurde mit Drehmomentschlüssel auf 15 cm x kp angezogen. Der Druck des Mediums betrug 3,5 bar. Die Temperaturen in der Packung und am Stopfbuchsgehäuse wurden mit einem Thermoelement kontinuierlich gemessen. In der nachstehend aufgeführten Tabelle sind diejenigen Temperaturen und Leckagen der erfindungsgemäßen Packung gegenüber den herkömmlichen Packungsarten zusammengefaßt, die sich nach Erreichen des stationären Laufes einstellten. Die Bedingungen waren für alle geprüften Packungen in der Pumpe gleich.
• Art der Packung Temperatur in Temperatur des Leckage der Packung OC Stopfbuchsgeh. ml/h Handelsübliche prE-Packungsschnur 1 ohm 62 45 20 mit PTFE-Dispersion + Silikonöl Handelsübliche PTFE/ Asbest 50/50 % Knet- 70 50 0 packung Packung nach Anm. P 26 42 086.0 28 26 0 ErfindungsgemäBe 32 29 0 Packung Nr. 3

Claims (3)

1. "Dichtungsmaterial aus Polytetrafluoräthylen (PTFE)-Fasern" Zusatz zu dem deutschen Patent Nr. . ... ... (Patentanmeldung P 26 42 086.0) Patentansprüche: 1. Dichtungsmaterial aus Polytetrafluoräthylen-Fasern nach dem deutschen Patent Nr. . ... ... (Patentanmeldung P 26 42 086.0), dadurch gekennzeichnet, daß die PTFE-Fasern durch Spanabheben von gesintertem PTFE-Harz hergestellt worden sind.
2. 2. Dichtungsmaterial nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern einen Durchmesser von 0,1 bis 3 mm, vorzugsweise 0,2 bis 2 mm, insbesondere von 0,5 bis 1 mm haben.
3. 3. Dichtungsmaterial nach Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Spanabheben hergestellten PTFE-Fasern eine Länge von 1 bis 20 mm, vorzugsweise 5 bis 15 mm, haben.