DE1115541B

DE1115541B - Sliding bodies, in particular sealing rings, made of synthetic carbon or electrographite

Info

Publication number: DE1115541B
Application number: DESCH26414A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Gerd Hinrichs
Original assignee: Schunk and Ebe GmbH
Current assignee: Schunk and Ebe GmbH
Priority date: 1959-07-24
Filing date: 1959-07-24
Publication date: 1961-10-19

Description

Gleitkörper, insbesondere Dichtungsring, aus Kunstkohle oder Elektrographit Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung der Lauffläche von Gleitkörpern aus Kunstkohle oder Elektrographit.Sliding body, in particular sealing ring, made of synthetic carbon or electrographite The invention relates to the formation of the running surface of sliding bodies Charcoal or electrographite.

Bei Gleitringdichtungen werden an die Materialien des Gleit- und des Gegenlaufringes sehr hohe Anforderungen gestellt. Die verwendeten Werkstoffe sollen sehr verschleißfest, dicht und gut wärmeleitend sein, einen geringen Reibungskoeffizienten und gewisse Notlaufeigenschaften besitzen. Auch muß bei der Auswahl der Gleitmaterialien auf die mit steigender Temperatur auftretenden Desorptionserscheinungen geachtet werden, die sich durch Klebeeffekte und hohe Reibungswerte von G0,7 bemerkbar machen. Weiter sollen die Ringe eine möglichst hohe Druckfestigkeit besitzen, um die Dichtfläche klein zu halten, da sich mit abnehmender Breite der Dichtfläche auch die Leckverluste vermindern. Es wird auch gewünscht, daß die Ringwerkstoffe gegenüber korrosiven Medien widerstandsfähig sind. Da bei Kunstkohle und Elektrographit bekanntlich keine Desorptionserscheinungen zu beobachten sind und Kohle chemisch sehr beständig ist, so bietet sich dieser Werkstoff zur Verwendung an.In the case of mechanical seals, the materials of the mechanical and the Opposite ring made very high demands. The materials used should be very wear-resistant, leak-proof and have good thermal conductivity, a low coefficient of friction and have certain emergency running properties. Also must when choosing the sliding materials pay attention to the desorption phenomena that occur with increasing temperature which become noticeable through adhesive effects and high friction values of G0.7. Furthermore, the rings should have the highest possible compressive strength around the sealing surface to be kept small, since the leakage losses also decrease as the width of the sealing surface decreases Reduce. It is also desired that the ring materials with respect to corrosive Media are resistant. Since, as is well known, there are none with charcoal and electrographite Desorption phenomena can be observed and coal is chemically very resistant, so this material lends itself to use.

Die Eigenschaften von Kunstkohle lassen sich je nach Wahl der Rohmaterialien und je nach gewähltem Herstellverfahren in weiten Grenzen ändern. Es ist möglich, eine Kunstkohle herzustellen, die viele der geforderten Eigenschaften hat. So verwendet man zumindest für einen Ring einer Gleitringpaarung häufig Kunstkohle. Bekannte Paarungen sind: Kohle gegen Kohle, Kohle gegen Rotguß, Kohle gegen legierte, gehärtete und stellitierte Stähle und Kohle gegen Hartmetall.The properties of charcoal can be changed depending on the choice of raw materials and change within wide limits depending on the manufacturing process selected. It is possible, to produce an artificial charcoal that has many of the required properties. So used at least for one ring of a sliding ring pairing, one often uses synthetic carbon. Acquaintance Pairings are: coal against coal, coal against gunmetal, coal against alloyed, hardened and stellite steels and carbon against hard metal.

Wie schon gesagt, besitzt die Kunstkohle viele der geforderten Eigenschaften. Einige dieser Eigenschaften können aber bei Kunstkohle einer bestimmten Art nicht gleichzeitig erzielt werden, z. B. große Härte und Verschleißfestigkeit zugleich mit guter Wärmeleitfähigkeit. Verwendet man Elektrographit, so besitzt dieser sehr gute Wärmeleitfähigkeit, die zwischen der des Aluminiums und der des Weicheisens liegt. Die Härte, die Druck- und Verschleißfestigkeit ist hingegen nur sehr gering. Hartkohle hat dagegen eine große Härte und Druckfestigkeit, aber ihre Wärmeleitzahl beträgt nur etwa 1/10o der Wärmeleitzahl des Elektrographits, und auch die Dichte des Materials ist für Dichtungszwecke nicht befriedigend. Ein weiterer Nachteil der Hartkohle ist, daß sie sich selbst bei Anwendung von Hartmetallwerkzeugen nur schwer bearbeiten läßt. Um die Wärmeleitfähigkeit und die Dichtheit der Kunstkohle, zu erhöhen, hat man sie mit Kupfer imprägniert oder der Mischung Kupferpulver beigegeben. Hierdurch sank dann die Härte wieder etwas ab. Auch sind diese kupferhaltigen Kohlen korrosionsempfindlich, insbesondere gegen Säuren, sie können also nicht für alle Zwecke verwendet werden.As already said, the charcoal has many of the required properties. However, some of these properties cannot be used with charcoal of a certain type can be achieved simultaneously, e.g. B. great hardness and wear resistance at the same time with good thermal conductivity. If you use electrographite, it has a lot good thermal conductivity, between that of aluminum and that of soft iron lies. The hardness, the pressure and wear resistance, however, is only very low. Hard coal, on the other hand, has great hardness and compressive strength, but its coefficient of thermal conductivity is only about 1 / 10o of the thermal conductivity of electrographite, and so is the density of the material is unsatisfactory for sealing purposes. Another disadvantage The hard carbon is that it turns itself when using hard metal tools only difficult to edit. To ensure the thermal conductivity and impermeability of the charcoal, To increase it, it has been impregnated with copper or copper powder has been added to the mixture. This then caused the hardness to drop again a little. Also these are coals containing copper sensitive to corrosion, especially to acids, so they may not be for everyone Purposes.

Die vorliegende Erfindung hat es sich nun zur Aufgabe gestellt, einen Dichtungsring zu schaffen, der nur aus kohlenstoffhaltigem Material besteht und die vorgenannten Forderungen erfüllt.The present invention has now set itself the task of providing a To create sealing ring that consists only of carbonaceous material and the aforementioned requirements are met.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, Dichtungsringe aus Elektrographit oder Kunstkohle zu verwenden, auf die nach der Fertigbearbeitung an der Gleitfläche eine Glanzkohleschicht aufgetragen ist.According to the invention it is proposed sealing rings made of electrographite or to use synthetic charcoal on the sliding surface after finishing a layer of charcoal is applied.

Das Aufbringen der Glanzkohleschicht kann mit Hilfe eines bekannten Verfahrens erfolgen, wie z. B. 2. durch thermische Zersetzung von, reinen Kohlenwasserstoffen oder anderen Kohlenstoffverbindungen, wie z. B. in der deutschen Patentschrift 402153 beschrieben, 2. durch Aufdampfen dünner Kohleschichten, wie z. B. in der deutschen Patentschrift 906 807 beschrieben.The application of the charcoal layer can be done with the help of a known Procedure take place, such as. B. 2. by thermal decomposition of pure hydrocarbons or other carbon compounds, such as. B. in German patent specification 402153 described, 2. by vapor deposition of thin layers of carbon, such as. B. in German U.S. Patent 906,807.

Die Dicke der Glanzkohleschicht kann., je nach den gestellten Forderungen, von einem Bruchteil eines Millimeters bis zu mehreren Millimetern betragen. Die aufgetragene Schicht ist sehr hart, dicht und verschleißfest. Durch die Glanzkohleschicht wird auch die Temperaturbeständigkeit und Druckfestigkeit erheblich verbessert. Durch die größere Druckfestigkeit ist man in der Lage, die Gleitfläche des Ringes schmäler zu machen und so die Leckverluste zu verringern. Die Wärmeabfuhr ist bei solchen Ringen noch genügend gut, da die Stärke der aufgetragenen Glanzkohleschicht gegenüber der Stärke des Gleitringes gering ist. Die Lebensdauer von Gleitringen mit Glanzkohleschicht beträgt ein Vielfaches der normalen Ringe aus Kunstkohle oder Elektrographit.The thickness of the charcoal layer can, depending on the requirements, from a fraction of a millimeter to several millimeters. the applied layer is very hard, dense and wear-resistant. Through the charcoal layer the temperature resistance and compressive strength is also significantly improved. Due to the greater compressive strength, one is able to use the sliding surface of the ring to make it narrower and thus to reduce the leakage losses. The heat dissipation is at such rings are still good enough, because of the strength of the layer of charcoal applied compared to the strength of the sliding ring is low. The life of slip rings with Bright carbon layer is a multiple of the normal rings made of synthetic carbon or Electrographite.

Trotz ihrer relativ schlechten Wärmeleitfähigkeit wird auch Kunstkohle als Gleitkörper vielfach verwendet, insbesondere da, wo die Ableitung der Wärme von untergeordneter Bedeutung ist. Auch in diesen Fällen können die Gleitkörper durch Auftragen einer Glanzkohleschicht wesentlich verschleißfester und dichter gemacht werden, da es bisher noch nicht möglich ist, ein Grundmaterial aus Kunstkohle mit einer Härte und einer Dichte zu erzeugen, wie sie die Glanzkohleschichten besitzen.In spite of its relatively poor thermal conductivity, artificial charcoal is also used Often used as a sliding body, especially where the dissipation of heat is of minor importance. In these cases, too, the sliding bodies by applying a layer of bright carbon, it is much more wear-resistant and denser be made, since it is not yet possible, a base material made of charcoal to produce with a hardness and a density, as they have the charcoal layers.

Die Anordnung eines Überzuges aus, Glanzkohle ist nicht nur an den Gleitflächen von Dichtungsringen, insbesondere bei Gleitringdichtungen aus Kunstkohle vorteilhaft, sondern auch an den Laufflächen von Kohlelagern, Gleitschienen oder sonstigen aus Kunstkohle bestehenden Gleitkörpern. Die Glanzkohleschicht hat zwar im Trockenlauf keine so gute Gleitfähigkeit wie elektrographitiertes Material, aber auch ihre Notlaufeigenschaften sind noch hinreichend gut. Es ist aber zu empfehlen, bei mit einer Glanzkohleschicht überzogenen Gleitflächen, Flüssigkeitsschmierung vorzusehen.The arrangement of a coating made of glossy carbon is not only on the Sliding surfaces of sealing rings, especially in the case of mechanical seals made of synthetic carbon advantageous, but also on the running surfaces of coal stores, slide rails or other sliding bodies made of synthetic carbon. The charcoal layer has in dry running not as good a lubricity as electrographitized material, but their emergency running properties are also still sufficiently good. But it is recommended for sliding surfaces covered with a layer of charcoal, liquid lubrication to be provided.

Claims

PATENT CLAIM, and in particular the sealing ring, is sliding from charcoal or electrographite, characterized in that the sliding surface is coated after its finishing with a known gloss carbon layer that is substantially harder and more wear-resistant than the base material. Considered publications: German Patent Specifications No. 402153, 906 807; Swiss patents Nos. 252 864, 254 902; French Patent No. 985,466; Report by ARG Brown and W. Watt, "The Preporation and Properties of High-Temperature Pyrolytic Carbon", published in, "Industrial Carbon and Graphit-Papers" read at the Conference held in London., September 24-26, 1957, Society of Chemical.