DD231102A1

DD231102A1 - SOLIDS LUBRICATION FOR SEALING ELEMENTS

Info

Publication number: DD231102A1
Application number: DD26612784A
Authority: DD
Inventors: Friedrich-Georg Steindecker; Volkmar Frost
Original assignee: Cosid Kautasit Werke Veb
Priority date: 1984-08-09
Filing date: 1984-08-09
Publication date: 1985-12-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung der Haft- und Gleitreibung an Dichtelementen fuer pneumatische Stell- und Arbeitsorgane, aber auch fuer hydraulische, wenn das Druckmedium geringe oder keine Schmiereigenschaften aufweist. Es wird ein Ultra-Schall-Verfahren angewendet, wobei die Dichtelemente vorher speziell praepariert werden.The invention relates to a method for reducing the static friction and sliding friction on sealing elements for pneumatic actuating and working organs, but also for hydraulic, when the pressure medium has little or no lubricating properties. It is an ultra-sound method is used, the sealing elements are specially pre-prepared beforehand.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von Festschmierstoffen, wie Grafit, Molybdändisulfid und dergl. auf Dichtelemente für bewegte Abdichtungen, wie Rundringe, Lippendichtungsringe, Manschetten, Kolbendichtringe, Radialwellendichtringe. Das Verfahren ist besonders geeignet für solche Dichtelemente, die vorgesehen sind für den Einsatz in kerntechnischen Anlagen und/oder zur Abdichtung gegen Gase und solche Medien, die keine oder nur geringe Eigenschmierfähigkeiten aufweisen.The invention relates to a method for applying solid lubricants, such as graphite, molybdenum disulfide and the like. On sealing elements for moving seals, such as circular rings, lip seal rings, sleeves, piston seals, radial shaft seals. The method is particularly suitable for those sealing elements which are intended for use in nuclear installations and / or for sealing against gases and those media which have no or only low intrinsic lubricating capabilities.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, Dichtelemente für bewegte Abdichtungen, insbesondere solche für Abdichtungen gegen Gase und solche Medien, die keine oder nur geringe Eigenschmierfähigkeiten besitzen, mit Festschmierstoffen zu versehen. Zweck dieser Maßnahme ist die Absenkung der Reibkräfte und des Verschleißes. Die Aufbringung solcher Festschmierstoffe, die in Form von Puder oder in Suspensionen vorliegen, erfolgt durch Bestäuben mittels Hand oder in einerTrommel oder durch Sprühen mittels Druckluft. Oftmals wird auch versucht, durch manuelles Einmassieren der Festschmierstoffpartikel in die Poren der Dichtkanten oder -flächen die Haftfähigkeit desselben zu erhöhen. Damit wird die hierdurch bestehende Problematik dieses Verfahrens sichtbar, die darin besteht, daß die Haftfähigkeit der Festschmierstoffpartikel an den jeweiligen Dichtkanten — oder -flächen sehr gering ist und bereits nach wenigen Bewegungen haben sich die Festschmierstoffpartikel abgelöst. Die Nützlichkeit dieser Methode ist somit sehr fragwürdig. Es ist weiterhin bekannt, daß zur Erhöhung der Haftfähigkeit der Festschmierstoffe, die nach einer der oben genannten Methoden auf die Dichtelemente aufgebracht wurden, diese anschließend einer Behandlung mit Ultra-Schall unterzogen werden. Die technische Wirkung dieser Methode besteht darin, mittels Ultra-Schall die Oberflächenspannung der Dichtelemente so zu beeinflussen, daß die Anlagerung der Festschmierstoffpartikel besser als bisher erfolgt. Dieses Verfahren stellt den Stand der Technik dar, genügt aber den ständig steigenden Anforderungen der Anwenderindustrie nicht mehr, insbesondere ihrer Anforderungen an ein Dichtelement bezüglich Reibung und Verschleiß. Problematisch ist die Frage des Verschleißes bei Verwendung solcher Dichtelemente in Kernkraftwerksanlagen, wo diese Maschineelemente nicht nur.funktionsbestimmende, sondern auch Sicherheit bildende Aufgaben wahrnehmen müssen. Die Verwendung von üblichen Ölen und Fetten als Schmiermittel ist in Kernkraftwerksanlagen nur begrenzt möglich, da diese Schmiermittel nicht oder nur bedingt strahlenresistent sind.It is known to provide sealing elements for moving seals, in particular those for seals against gases and those media which have little or no natural lubrication capabilities, with solid lubricants. The purpose of this measure is to lower the frictional forces and wear. The application of such solid lubricants, which are in the form of powder or in suspensions, by dusting by hand or in a drum or by spraying by means of compressed air. It is also often attempted to increase the adhesiveness thereof by manually massaging the solid lubricant particles into the pores of the sealing edges or surfaces. Thus, the problem thereby this method of this method is visible, which consists in that the adhesion of the solid lubricant particles at the respective sealing edges - or surfaces is very low and after a few movements, the solid lubricant particles have replaced. The usefulness of this method is therefore very questionable. It is also known that in order to increase the adhesion of the solid lubricants which have been applied to the sealing elements according to one of the above methods, they are then subjected to a treatment with ultra-sound. The technical effect of this method is to influence the surface tension of the sealing elements by means of ultra-sound so that the attachment of the solid lubricant particles is better than before. This method represents the state of the art, but no longer meets the ever increasing demands of the user industry, in particular their requirements for a sealing element with respect to friction and wear. The problem is the question of wear when using such sealing elements in nuclear power plants, where these machine elements not only.funktionsbestimmende, but also security-forming tasks have to perform. The use of conventional oils and fats as a lubricant is limited in nuclear power plants possible because these lubricants are not or only partially radiation resistant.

Die Ursache des nicht genügenden Reib- und Verschleißverhaltens ist darin begründet, daß die Menge Schmiermittel, die an der Oberfläche des Dichtelementes angelagert ist, nicht ausreicht, um die vom Anwender geforderten Standzeiten der Abdichtungen zu gewährleisten bzw. die Grenznutzungsdauer zu verlängern. Die Dichtelemente weisen eine zu glatte, mit zuwenig oder keine Poren enthaltene Oberfläche auf und die Molekülgröße des Festschmierstoffes ist in Bezug auf die gegebenenfalls vorhandenen, sich aus dem Charakter des benutzten Werkstoffsystems ergebenen Poren zu groß, um die erforderliche Beständigkeit gegen Abtrieb zu gewährleisten.The reason for the insufficient friction and wear behavior is that the amount of lubricant deposited on the surface of the sealing element is insufficient to ensure the service life of the seals required by the user or to prolong the service life. The sealing elements have a too smooth, with too little or no pores contained surface and the molecular size of the solid lubricant is too large in relation to the optionally present, resulting from the character of the material system used pores to ensure the required resistance to downforce.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Verlängerung der Grenznutzungsdauer von Dichtelementen für bewegte Abdichtungen entsprechend dem eingangs genannten Anwendungsgebiet.The aim of the invention is to provide a method for extending the service life of limit of sealing elements for moving seals according to the application area mentioned above.

Explanation of the essence of the invention:

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Schaffung von Poren und zur Vergrößerung vorhandener Poren an elastomeren Dichtelementen zu schaffen, diese geschaffenen und/oder vergrößerten Poren mit bekannten Festschmierstoffen auszufüllen, wobei unter Poren im Sinne dieser Erfindung auch solche Unebenheiten der Oberfläche der Dichtelemente verstanden sein sollen, die der Oberfläche den Charakter der Rauhigkeit verleihen.The object of the invention is to provide a method for creating pores and enlarging existing pores on elastomeric sealing elements to fill these created and / or enlarged pores with known solid lubricants, understood by pores in the context of this invention, such unevenness of the surface of the sealing elements should be that give the surface the character of roughness.

Es wurde ein Verfahren zur Behandlung von Dichtelementen für die Lösung der Aufgabenstellung gefunden, welches gekennzeichnet ist durch folgende Verfahrensschritte:A method has been found for the treatment of sealing elements for the solution of the task, which is characterized by the following method steps:

— Reinigen der Oberfläche der Dichtungselemente von angelagerten Vulkanisations- und/oder Trennmittel, Fette, Wachse, kolloide Stoffe und gegebenenfalls Schmutz,Cleaning of the surface of the sealing elements of deposited vulcanizing and / or separating agents, fats, waxes, colloidal substances and possibly dirt,

— Anätzen der gereinigten Oberflächen mit einem für das Polymer geeigneten Ätzmittel, wie Laugen, Säuren, metallisches Natrium und anderen,Etching the cleaned surfaces with a suitable etchant for the polymer, such as alkalis, acids, metallic sodium and others,

— Beseitigung der Überreste des Ätzmittels von der Oberfläche des Dichtelementes,Removal of the remains of the etchant from the surface of the sealing element,

— Anquellen der Oberfläche des Dichtelementes mit einem an sich bekannten Quellmittel entsprechend dem Elastomer des Dichtelementes,Swelling the surface of the sealing element with a swelling agent known per se according to the elastomer of the sealing element,

— Sich unmittelbar an den Quellprozeß anschließende, an sich bekannte Behandlung des Dichtelementes mit Ultra-Schall unter Kontaktierung mit kolloiden Festschmiermittel.- Directly following the swelling process, known per se treatment of the sealing element with ultra-sound under contact with colloidal solid lubricant.

— Ablösen des lose anhaftenden kolloiden Festschmiermittelsanteiles.- detachment of the loosely adhering colloid solid lubricant proportion.

Für die Reinigung der Oberfläche eignet sich zum Beispiel Ethanol und Trichlorethylen, aber auch andere gebräuchliche Lösungsmittel und das jeweils zu verwendende Lösungsmittel richtet sich nach dem Polymertyp.For the cleaning of the surface, for example, ethanol and trichlorethylene, but also other common solvents and the solvent to be used in each case depends on the type of polymer.

Für das Anätzen der Oberfläche eignet sich zum Beispiel Natronlauge mit einer Konzentration von 33%.For etching the surface is, for example, sodium hydroxide solution with a concentration of 33%.

Das Abwaschen der Ätzmittelreste sollte mittels fließenden Wassers und einer Nachspülung mit dest. Wasser erfolgen. Zum Anquellen der Oberfläche hat sich vielfach Benzen als vorteilhaft erwiesen.The washing off of the etchant residues should be carried out by means of flowing water and a final rinse with dist. Water done. To swell the surface, benzene has proven to be advantageous.

Die Beseitigung des überschüssigen, lose anhaftenden Festschmierstoffanteiles ist durch Abblasen mittels Druckluft leichtThe removal of the excess, loosely adhering solid lubricant content is easy by blowing off with compressed air

möglich. possible.

Die technische Wirkung des Verfahrens besteht darin, daß durch das Anätzen des Dichtelementes die bei der Vulkanisation entstandene Preßhaut zerstört wird und die gebildeten Poren durch Anquellen soweit vergrößert werden, daß die Festschmierstoffpartikel in diese Poren eindringen können.The technical effect of the method is that is destroyed by the etching of the sealing element resulting in the vulcanization Preßhaut and the pores formed by swelling be increased so far that the solid lubricant particles can penetrate into these pores.

Erfindungsgemäß behandelte Dichtelemente für Pneumatik-Zylinder in kerntechnischen Anlagen weisen eine 8 bis 10/fach längere Standzeit auf gegenüber Dichtelemente, die mit üblichen Schmiermitteln versehen sind. Bei solcher Art von Schmierung stellt sich eine Verhärtung an den Dichtkanten des Dichtelementes ein bei gleichzeitigem Schmierfilmriß, wobei diese Verhärtungen dann verschleißfördernd wirken.According to treated sealing elements for pneumatic cylinders in nuclear facilities have an 8 to 10 / times longer life compared to sealing elements, which are provided with conventional lubricants. In such type of lubrication, a hardening at the sealing edges of the sealing element sets at the same time lubricating film crack, these hardenings then act wear-promoting.

Bei Höchstdruckwasserpumpen mit einem Betriebsdruck von 40 MPa wurden bei vergleichenden Untersuchungen folgende Ergebnisse erreicht:For ultrahigh-pressure water pumps with an operating pressure of 40 MPa, the following results were achieved in comparative tests:

PTFE-Höchstdruckdachmanschettensatz ungefülltes PTFE = 6250PTFE High Pressure Duct Sleeve Set Filled PTFE = 6250

Hübe PTFE-Höchstdruckdachmanschettensatz grafitgefüllt = 9650Strokes PTFE High Pressure Cylinder Set graphite filled = 9650

Hübe Elast-Dachmanschettensatz gewebeverstärkt = 5100Strokes Elast roof collar set fabric reinforced = 5100

Hübe Elast-Manschettensatz erfindungsgemäß behandelt = 300000Strokes elast sleeve set treated according to the invention = 300,000

Hübestrokes

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment:

Die erfindungsgemäß zu behandelnden Dichtelemente werden einer intensiven Reinigung unterzogen, indem sie in Ethanol und anschließend in Trichlorethylen intensiv bewegt werden. Dadurch werden Fette und Wachse von der Oberfläche beseitigt. Unmittelbar an die Reinigung soll sich das Behandeln in 33%iger Natronlauge anschließen, damit Verschmutzungen infolge Staubablagerungen ausgeschlossen werden.The sealing elements to be treated according to the invention are subjected to intensive cleaning by being intensively agitated in ethanol and then in trichlorethylene. This removes fats and waxes from the surface. Immediately after the cleaning should be followed by treatment in 33% sodium hydroxide solution, so that contamination due to dust deposits are excluded.

Die Oberfläche der Dichtelemente wird dadurch rauh, das heißt, die im Herstellungsprozeß der Dichtelemente entstandene Preßhaut wird zerstört und es werden somit die Voraussetzungen geschaffen für das Eindringen des Quellmittels in den Oberflächenbereich. Es ist jedoch ratsam, vorher Reste des Quellmittels unter fließendem Wasser und in einem zweiten Waschgang in destilliertem Wasser zu entfernen. Das Anquellen der Oberfläche erfolgt mit bekannten Quellmitteln, wie zum Beispiel Toluen doer Benzen, wobei sich das Quellmittel nach dem jeweiligen Elastomer richten sollte. Es schließt sich nun die Kontaktierung der Dichtelemente mit einem kolloiden Festschmierstoff, wie M0S2, an bei gleichzeitiger Behandlung mit Ultra-Schall. Intensität, Dauer und Wellenlänge sind dabei abhängig von der Andes verwendeten kolloiden Festschmierstoffes, der Größe der Partikel, der geschaffenen Poren und letztendlich vom gewünschten Effekt. Die überschüssigen Festschmierstoffpartikel werden mittels Preßluftstrahl von den behandelten Dichtelementen entfernt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Verfahrensschritte in zeitlich dichter Folge ablaufen zu lassen, um eventuelle Verschmutzungen beim Zwischenlagern zu vermeiden.The surface of the sealing elements is thereby rough, that is, the Preßhaut resulting in the manufacturing process of the sealing elements is destroyed and thus the conditions are created for the penetration of the swelling agent in the surface area. However, it is advisable to previously remove residues of the swelling agent under running water and in a second wash in distilled water. The swelling of the surface is carried out with known swelling agents, such as toluene doer benzene, wherein the swelling agent should depend on the particular elastomer. This is followed by the contacting of the sealing elements with a colloidal solid lubricant, such as M0S2, with simultaneous treatment with ultra-sound. Intensity, duration and wavelength are dependent on the Andes used colloid solid lubricant, the size of the particles, the pores created and ultimately the desired effect. The excess solid lubricant particles are removed by means of compressed air jet from the treated sealing elements. It has proven to be advantageous to run the process steps in time-tight sequence to avoid possible contamination during storage.

Claims

-1 - b61 27

claims:

1. A method for applying solid lubricants to sealing elements for moving seals using ultra-sound, characterized in that the treated sealing elements before treatment with ultra-sound freed from any foreign bodies are supplied to an etching bath, after etching the surface of a swelling takes place and now only the treatment with ultra-sound is made under contact with a solid lubricant.

2. The method according to item 1, characterized in that the cleaning of the surface of the sealing elements is carried out with ethanol and trichlorethylene.

3. The method according to item 1, characterized in that caustic soda is used as the etchant.