DE2201664C2 - Gleitringdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleitringdichtung, bei der mindestens ein Gleitring aus einem Metallträgerring besteht, der in seinem Gleitflächenbereich eine dünne, durch Plasmaspritzen aufgetragene Metalloxydschicht aufweist.

Aus der DD-PS 47 835 ist das Plasmaspritzen von Metalloxyd auf die Gleitfläche eines Gleitringes bekannt. Die plasmagespritzten Gleitschichten dienen dabei zur besseren Wärmeableitung.

Aus »Product Engineering«, 1965, Seiten 59 bis 64, ist bereits das Plasmaspritzen von Chromoxydschichten zur Erzielung eines abriebfesten, korrosions- und hitzebeständigen Überzuges bekannt. In diesem Zusammenhang sind 19 verschiedene Materialien angegeben, die sich für die Bildung von Beschichtungen im Wege des Plasmaspritzens eignen sollen.

Ferner ist aus »Machine Design«, 1966, Seiten 168 bis 172, das Plasmaspritzen von Mischungen aus keramischen Materialien mit Metallpulver bekannt, wobei neben den vorstehend bereits angesprochenen 19 Materialien weitere 30 Materialien benannt sind.

Im übrigen ist zu beachten, daß in der bereits genannten Veröffentlichung in »Product Engineering« in einer Fußnote sogar von mehr als 80 Materialien gesprochen wird, die im Wege des Plasmaspritzens verarbeitet seien. Im übrigen ist dort unter den bereits angegebenen 19 verschiedenen Materialien ausdrücklich enthalten kobaltgebundenes Wolframkarbid.

Schließlich ist noch aus »VDI-Zeitschrift«, 1960, Seiten 728 bis 732, bereits bekannt, bei Gleitwerkstoffen für Gleitringdichtungen Wolframkarbid mit einem Zusatz aus Kobalt zu versehen, also für diese Zwecke bereits Kobalt mit Wolframkarbid in Mischung zu verwenden.

Einer seitlichen Reibung ausgesetzte Berührungsstükke und Dichtungen zum Einbau zwischen ein festes und drehbares Bauteil, beispielsweise zum Einbau in ein Gehäuse, in welchem sich ein Teil einer drehbaren Welle dreht, deren anderes Teil sich außerhalb des Gehäuses befindet, werden durchwegs aus klassischen hitze- bzw. wärmebeständigen Werkstoffen hergestellt.

Diese solchermaßen hergestellten Gleitringe sind bisher den Anforderungen gerecht geworden; ihr Widerstand gegenüber den Einflüssen, denen sie ausgesetzt sind, hat sich als ausreichend erwiesen, iedoch besteht bei der immer größer werdenden Tendenz zur Erhöbung der Drehgeschwindigkeiten, denen solche Dichtungen ausgesetzt werden, die akute Gefahr, daß die Gleitringe den auf sie einwirkenden Einflüssen nicht mehr widerstehen können.
Selbstverständlich könnten für die Herstellung solcher Gleitrinne Werkstoffe verwendet werden, die den auftretenden Einflüssen einen größeren Widerstand entgegensetzen als die dis beute verwendeten hitze- bzw. wärmebeständigen Werkstoffe. Im besonderen kann in Betracht gezogen werden, sie aus Chromoxyd oder Wolframkarbid herzustellen; jedoch liegen die Gestehungskosten für solche Dichtungen in einer unvertretbaren Höhe. Außerdem besteht die Gefahr, daß ihr der Reibung entgegengesetzter Widerstand immer noch nicht ausreicht

Der vorliegenden Erfindung liegt unter Berücksichtigung dieser Problematik die Aufgabe zugrunde, die eingangs hinsichtlich ihrer Gattung bezeichnete und aus der DD-PS 47 835 bekannte Gleitringdichtung, die sich bisher noch nicht für die Aufnahme der starken mechanischen Beanspruchungen bei hohen Drehzahlen eignet, so auszubilden, daß diese Nachteile überwunden werden.

Hierzu sieht die Erfindung vor, daß die Metalloxydschicht aus Chromoxyd besteht und eine Zugabe enthält, entweder aus Kcbalt oder aus Wolframkarbid.

In Hinblick auf die so erreichbaren Vorteile ist zunächst zu beachten, daß Chromoxyd ein Material mit hexagonalem Kristallgitter ist, welches sich somit gut

für die Verwendung in Verbindung mit dem Auftritt einer Reibung eignet, welches andererseits aber elektrisch isolierend und nur in beschränktem Maße wärmeleitfähig ist. Zur Verbesserung der beiden letztgenannten Eigenschaften ist, wie verschiedene

Versuche gezeigt haben, offensichtlich die Zugabe einer bestimmten Menge eines metallischen Pulvers in das die Basis bildende Chromoxydpulver von Interesse. Dabei werden die beuten Ergebnisse in Hinblick auf eine reibungsbehaftete Abdichtung mit Wolfram und Kobalt erreicht. So verbessert beispielsweise die Zugabe von Wolfram in einem Anteil von 20 bis 30% die elektrische Leitfähigkeit so sehr, daß die Hindurchführung eines elektrischen Stromes von 1 Ampere möglich ist, wofür mitunter ein besonderer Bedarf besteht. Gleichzeitig wird die ursprüngliche große Härte des Chromoxyds beibehalten, was in Hinblick auf die Reibung von großem Nutzen ist und ganz besonders dann, wenn eine abzudichtende Flüssigkeit eine bestimmte Menge von festen und schleifenden bzw. scheuernden Körnern bzw.

so Körnchen enthält. Schließlich sind angesichts des sehr hohen Schmelzpunktes von Wolfram stark erhöhte Drehgeschwindigkeiten zulässig.

Da Wolfram jedoch ein sehr teurer Werkstoff ist, hat sich die Anmelderin gleichzeitig nach einem weiteren in Frage kommenden Werkstoff umgesehen. Sie hat dabei festgestellt, daß mit praktisch gleichem Erfolg Kobalt verwendbar ist. Der einzige Nachteil der Verwendung von Kobalt gegenüber derjenigen von Wolfram besteht in dem Umstand, daß die Schicht etwas weniger hart ist und somit etwas: weniger verschleißfest ist gegenüber schleifenden bzw. scheuernden Partikeln. Infolge des Aufschmelzens von Kobalt bei hohen Geschwindigkeiten wird im übrigen eine fortschreitende Schmierung der Berührungsflächen gewährleistet, während das Chromoxyd selbstverständlich fest bleibt.

Die erfindungsgemäße Gleitringdichtung bietet also einen sehr erheblichen Vorteil gegenüber bekannten Gleitringdichtungen.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den Unteransprüchen zu ersehen.

In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt; es zeigt

F i g. 1 einen halbierten Längsschnitt durch zwei eine erste Ausfiihrungsform einer solchen Dichtung bildende Elemente,

F i g. 2 einen entsprechenden Schnitt durch dieselbe Dichtung, die /,wischen der Wand eines Gehäuses und einem Bund einer aus diesem Gehäuse austretenden, drehbaren Welle eingebaut ist,

F i g. 3 einen der F i g. 2 weitgehend entsprechenden Schnitt durch eine andere Ausführungsform,

Fi g.4 und 5 halbierte Längsschnitte durch Elemente is anders gestalteter Dichtungen und

F i g. 6 und 7 der Darstellung der F i g. 2 entsprechende Schnitte durch weiter verbesserte Dichtungseinsätze.

Die in F i g. 1 dargestellte Dichtung besteht in üblicher Weise aus einem Dichtring 1 "und einem Gegenring 2; dabei besteht der Dichtring 1 seinerseits aus einem Gehäuse 3, in welchem ein Gleitring 4 und eine Membran 5 angeordnet sind, wobei letztere von einer sich auf einem Kranz 7 abstützenden Feder 6 ständig in Richtung auf den Gegenring 2 gedrückt wird. Dieser Gegenring 2 ist von einem Kranz 8 aus Kautschuk oder einem anderen Werkstoff gebildet und dient als elastische Dichtung, in welcher ein Gleitring 9 angeordnet ist Der Gleitring 4 besteht aus einem massiven Metallstück 10, auf welchem eine hitze- bzw. wärmebeständige oder -unbeständige Werkstoffschicht 11 mittels einer Plasmapistole aufgebracht ist. In gleicher Weise besteht der Gleitring 9 aus einem massiven Metallstück 12, auf welchem eine Materialschicht 13 mittels einer Plasmapistole aufgebracht ist Diese Dichtung kann in üblicher Weise zwischen einem Gehäuse 14 und einem zu diesem Zweck an einer quer durch die Wand cies Gehäuses 14 hindurchgehenden, drehbaren Welle 16 vorgesehenen Bund 15 festgelegt werden; dabei ist der Kranz 7 mit radialen Rippen 17 verbunden, die Mitnehmer darstellen und bei der Montage in radiale Nuten 18 eingeführt werden, die zu diesem Zweck an der Vorderseite des Bundes 15 vorgesehen sind.

Die in Fig.3 dargestellte Dichtung entspricht

weitgehend der eben beschriebenen mit dem einzigen Unterschied, daß der Gleitring 4 aus einer ausgebauchten Blechscheibe 19, auf welcher eine Werkstoffschicht 20 mittels einer Piasmapistole aufgebracht ist, und der Gegenring aus einer ausgebauchten Blechscheibe 21, auf welcher eine Werkstoffschicht 22 mittels einer Plasmapistole aufgebracht ist anstatt aus den massiven Metallstücken 10 und 12 bestehen.

Die F i g. 4 und 5 zeigen geänderte Anordnungen von Gegenringen an einem Gehäuse 23 bzw. an einer Welle 24 mit Hilfe ausgebauchter Teile 25 und 26, die mit einer Werkstoffschicht 27 und 28 mittels einer Piasmapistole beschichtet sind, unter Zwischenschaltung von elastischen Dichtungen 29 und 30.

Die in den Fig.6 und 7 dargestellten Dichtuhgseinsätze bestehen in üblicher Weise aus einem Dichtring 1 und einem Gegenring 2; dabei besteht der Dichtring 1 seinerseits aus einem Gehäuse 3, in welchem ein Gleitring 4 und eine Membran 5 angeordnet sind, wobei letztere von einer sich auf einem Kranz 7 abstützenden Feder 6 ständig in Richtung auf den Gegenring gedrückt wird. Dieser Gegenring besteht aus einem Kranz 8 aus Kautschuk oder einem anderen Werkstoff und dient als elastische Dichtung, in welcher der Gleitring 9 angeordnet ist

Bei der Ausführungsform der Fig.6 besteht der Gleitring 4 aus einem massiven Metallstück 10, das mit einer dünnen Schicht 11 eines mittels einer Plasmapistole aufgebrachten Werkstoffs belegt ist; das als Gleitring dienende Metallstück 12 besteht aus Aluminium. Diese Dichtung kann in üblicher Weise zwischen einem Gehäuse 14 und einem zu diesem Zweck an einer quer durch die Wand des Gehäuses 14 hindurchgehenden, drehbaren Welle 16 vorgesehenen Bund 15 festgelegt werden; dabei ist der Kranz 7 mit radialen Rippen 17 verbunden, die Mitnehmer darstellen und bei der Montage in radialen Nuten 18 eingeführt werden, die zu diesem Zweck an der Vorderseite des Bundes 15 vorgesehen sind.

Bei der Ausführungsform der F i g. 7 besteht der Gegenring aus einem Metallstück 12, das mit einer dünnen Schicht 13 eines mittels einer Plasmapistole aufgebrachten Werkstoffs belegt ist; in diesem Fall kann der Gleitring 4 vorteilhafterweise aus Kohlenstoff bestehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gleitringdichtung, bei der mindestens ein Gleitring aus einem Metallträgerring besteht, der in seinem Gleitflächenbereich eine dünne, durch Plasmaspritzen aufgetragene Metalloxydschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxydschicht aus Chromoxyd besteht und eine Zugabe entweder aus Kobalt oder aus Wolframkarbid enthält

2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Plasmaspritzen aufgetragene Schicht am umlaufenden Gleitring vorgesehen ist, während der Gegenlaufring aus Aluminium besteht

3. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Plasmaspritzen aufgetragene Schicht am Gegenlaufring vorgesehen ist, während d»;r umlaufende Gleitring aus Kohlenstoff besteht.