DE202008009607U1 - Gleitringdichtungsanordnung - Google Patents

Abstract

Gleitringdichtungsanordnung, umfassend
– einen ersten stationären Gleitring (2) mit einer ersten Gleitfläche (2a), und
– einen zweiten rotierenden Gleitring (3) mit einer zweiten Gleitfläche (3a), wobei sich der rotierende Gleitring (3) gemeinsam mit einem rotierenden Bauteil (10) dreht,
– wobei die Gleitflächen (2a, 3a) der Gleitringe (2, 3) einander gegenüberliegen und zwischen sich einen Dichtspalt (4) definieren,
– dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gleitfläche (2a) des ersten Gleitrings (2) und/oder die zweite Gleitfläche (3a) des zweiten Gleitrings (3) aus einem Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff hergestellt ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleitringdichtungsanordnung, bei der wenigstens eine Gleitfläche aus einem Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff hergestellt ist.
• Gleitringdichtungsanordnungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Während des Einsatzes von Gleitringdichtungsanordnungen können dabei an den Gleitringen sehr hohe Belastungen, insbesondere sehr hohe Temperaturbelastungen und/oder sehr hohe Druckbelastungen auftreten. Hierzu wurde in der DE 20 2007 016 868 U1 ein Gleitring vorgeschlagen, welcher einen Basiskörper aus einem karbidischen Material und eine am Basiskörper angeordnete, eine Gleitfläche schaffende Beschichtung aus einem Diamantmaterial offenbart. Derartige zweiteilige Gleitringe haben jedoch den grundsätzlichen Nachteil, dass die Beschichtung mit einem Diamantmaterial zu Problemen bezüglich einer Haftung der Beschichtung auf dem Basiskörper führen können. Ferner hat das Diamantmaterial den Nachteil, dass insbesondere bei hohen Temperaturen eine verminderte Härte vorliegt. Bei Verwendung in Gleitringdichtungen kann dies jedoch zu unerwünschten Undichtigkeiten führen. Ferner ist ein weiterer Nachteil des Diamantmaterials, dass dieses sehr teuer ist.
• Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gleitringdichtungsanordnung zu schaffen, welche eine verbesserte Betriebszuverlässigkeit auch bei hohen Temperaturen und/oder bei hohen mechanischen Beanspruchungen aufweist.
• Diese Aufgabe wird durch eine Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
• Die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung weist den Vorteil auf, dass sie insbesondere ohne eine teuere Diamantbeschichtung auskommt. Erfindungsgemäß wird wenigstens eine Gleitfläche eines der beiden Gleitringe der Gleitringdichtungsanordnung aus einem Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff hergestellt. Ein derartiger Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff weist ebenfalls eine relativ hohe Härte auf und hat insbesondere im Vergleich mit einer Diamantbeschichtung eine verbesserte Eigenschaft gegenüber sehr hohen Temperaturen. Insbesondere fehlt dem Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff die bei Diamant vorhandene Eigenschaft, dass sich Kohlenstoff bei hohen Temperaturen in Eisen löst.
• Besonders bevorzugt ist es, wenn ein rotierender Gleitring und/oder ein ortsfester Gleitring der Gleitringdichtungsanordnung vollständig aus einem Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff hergestellt ist. Hierdurch können insbesondere Probleme einer Haftung einer Oberflächenschicht auf einem Basismaterial vermieden werden. Ferner treten bei einem massiven Gleitring aus Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff in der praktischen Anwendung keine Verschleißerscheinungen auf.
• Besonders bevorzugt umfasst der Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff kumulierte Nanopartikel zweier dichter Bornitrid-Phasen. Hierdurch kann eine besonders hohe Härte von bis zu 85 GPa erreicht werden. Die Nanopartikel weisen dabei vorzugsweise eine Größe zwischen 12 und 16 Nanometern, insbesondere eine Größe von 14 Nanometern, auf. Insbesondere wenn die Kristallgröße auf ca. 14 nm reduziert wird, bilden sich die dichtesten Kristallstrukturen, so dass der Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff die höchste Härte aufweist. Ferner weisen derartige Materialien auch eine fast dreimal so große Verschleißresistenz wie eine Diamantbeschichtung auf und sind stabil bis zu Temperaturen von ca. 1320°C.
• Besonders bevorzugt ist der Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff vollständig kohlenstofffrei. Hierdurch wird erreicht, dass auch bei hohen Temperaturen der Werkstoff aufgrund des Fehlens von Kohlenstoff sich nicht in Eisen löst.
• Vorzugsweise wird als Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff Bornitrid verwendet. Somit wird Bornitrid als Werkstoff für die Gleitringe, entweder als Beschichtung oder als Vollmaterial, verwendet.
• Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigt die einzige 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
• Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Gleitringdichtungsanordnung 1 einen ersten stationären Gleitring 2 und einen zweiten rotierenden Gleitring 3. Der rotierende Gleitring 3 dreht sich gemeinsam mit einem rotierenden Bauteil 10, z. B. einer Welle. Die beiden Gleitringe weisen einander gegenüberliegende Gleitflächen 2a, 3a auf, welche zwischen sich einen Dichtspalt 4 definieren.
• Die Gleitringdichtungsanordnung 1 dichtet dabei zwischen einem ersten Raum 5 und einem zweiten Raum 6 an der rotierenden Welle 10 ab. Ferner umfasst die Gleitringdichtungsanordnung 1 eine Vorspanneinrichtung 7 mit einem Kraftübertragungsring 8 und mehreren entlang des Umfangs verteilten Vorspannfedern 9. Die Vorspanneinrichtung 7 spannt den stationären Gleitring 2 gegen den rotierenden Gleitring 3 vor. Mit X-X ist dabei eine Rotationsachse des rotierenden Bauteils 10 bezeichnet.
• In diesem Ausführungsbeispiel sind der stationäre Gleitring 2 und der rotierende Gleitring 3 aus einem Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff hergestellt. Der Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff ist aus einer Vielzahl von Nanopartikeln hergestellt, welche eine Größe von ca. 14 nm aufweisen. Hierdurch können extrem dichte Kristallstrukturen der beiden Gleitringe 2, 3 erreicht werden, so dass die Gleitringe 2, 3 eine sehr hohe Härte sowie eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen. Ferner weisen die aus dem Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff hergestellten Gleitringe eine sehr hohe Verschleißfestigkeit auf. Im Vergleich mit diamantbeschichteten Gleitringen können die erfindungsgemäßen Gleitringe 2, 3 dabei relativ kostengünstig und einfach hergestellt werden, da diese insbesondere massiv aus dem Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff gebildet sind.
• Somit kann die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung insbesondere bei Anwendungsfällen eingesetzt werden, bei welchen bisher die extrem teueren mit Diamant beschichteten Gleitringe verwendet werden. Dabei weisen die massiven Gleitringe insbesondere bezüglich der Temperaturstabilität und einer Verschleißresistenz bei hohen Temperaturen signifikant bessere Eigenschaften auf.
• Insbesondere die massive Ausbildung der Gleitringe aus Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff weist ferner keine Haftungsprobleme bei hohen Temperaturen wie die bisher verwendeten beschichteten Gleitringe auf. Hierdurch können besonders hohe Standzeiten der Gleitringe 2, 3 erreicht werden und insbesondere Wartungsintervalle für die Gleitringdichtungsanordnung deutlich vergrößert werden. Ferner haben die erfindungsgemäßen Gleitringe 2, 3 auch hervorragende Notlaufeigenschaften.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• - DE 202007016868 U1 [0002]

Claims (6)

1. Gleitringdichtungsanordnung, umfassend – einen ersten stationären Gleitring (2) mit einer ersten Gleitfläche (2a), und – einen zweiten rotierenden Gleitring (3) mit einer zweiten Gleitfläche (3a), wobei sich der rotierende Gleitring (3) gemeinsam mit einem rotierenden Bauteil (10) dreht, – wobei die Gleitflächen (2a, 3a) der Gleitringe (2, 3) einander gegenüberliegen und zwischen sich einen Dichtspalt (4) definieren, – dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gleitfläche (2a) des ersten Gleitrings (2) und/oder die zweite Gleitfläche (3a) des zweiten Gleitrings (3) aus einem Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff hergestellt ist.
2. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gleitring (2) und/oder der zweite Gleitring (3) vollständig aus dem Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff hergestellt ist.
3. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff kumulierte Nanopartikel zweier dichter Bor-Nitrid-Phasen umfasst.
4. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Gleitflächen (2a, 3a) der Gleitringe den Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff in Form von Nanopartikeln mit einer Größe zwischen 12 bis 16 nm, insbesondere 14 nm, aufweisen.
5. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff vollständig kohlenstofffrei gebildet ist.
6. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bor-Stickstoff-Verbundwerkstoff Bornitrid ist.