DE2732709A1

DE2732709A1 - Packing compsn. for journal bearings - comprises PTFE fibres, graphite and pref. PTFE powder and oil

Info

Publication number: DE2732709A1
Application number: DE19772732709
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Dr Ing Beyer; Gerhard Woelfel
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1977-07-20
Filing date: 1977-07-20
Publication date: 1979-02-08

Abstract

Packing compsn. for journal bearing comprises short PTFE fibres mixed with graphite and pref. oil and finely divided PTFE. The compsn. has low friction, good sealing properties, high pressure resistance and excellent heat conductivity. It is partic. suitable for pumps and valves. The PTFE fibres are pref. 1-10 (esp. 3-7) mm long, 0.1-3 (esp. 0.5-1) mm in dia. 2050 dtex in titre and are pref. obtd. by removal as shavings from sintered PTFE resin. The final compsn. pref. comprises >=50% PTFE fibres. 10-30% graphite and 5-15% PTFE fine particles. The oil is silicone, paraffin, a mineral oil or a polyol.

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtungsmaterial aus PTFE inThe invention relates to a sealing material made of PTFE in

Faserform nach dem deutschen Patent Nr. . ... ... (Patentanmeldung P 26 42 086.0).Fiber form according to the German patent no. ... ... (patent application 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.In addition to that listed in patent application P 26 42 086.0 Prior art are known packs made of PTFE in powder form, graphite and consist of oil. This packing must be installed in a chamber and can only be pressed up to exposed to 50 bar.

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.In addition, packs are known in which the PTFE powder, Silicone oil, graphite and molybdenum sulfide consisting of a fiberless core with a braid is braided from natural or synthetic fibers. This pack has the disadvantage that it must be installed in a chamber and in order to prevent the shaft friction from flowing away Separators are also required to prevent the core from heating up in the axial direction (Intermediate rings; to be installed.

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.The invention has set itself the task of developing a pack, which without great technical effort in packaging in addition to good sliding properties particularly good tightness, high pressure resistance and excellent thermal conductivity owns.

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.The object was achieved in that the sealing material is made of PTFE fibers is made by removing chips such as planing, milling, rasping or turning will. The PTFE block (residual block, block waste) used for chip removal is preferred sintered; it can have a round or angular cross-section.

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.The PTFE fibers produced by chip removal are mixed with graphite or with graphite + oil or with graphite + finely divided PTFE or with graphite + finely divided PTFE + oil or graphite + PTFE dispersion + oil or graphite-PTFE dispersion + oil intimately mixed.

Vorzugsweise ist Graphit mit einer Reinheit von) 95 %, insbesondere > )99 % verwendet worden.Preferably graphite is 95% pure, in particular >) 99% used.

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.The sealing material has been pressed into tablets or half-rings. The PTFE fibers produced by chip removal advantageously have a cut length from 1 - 20 mm, cutting lengths of 5 - 15 mm are particularly favorable.

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.%.The PTFE fiber content is at least 50% by weight, based on the finished sealing material; the proportion of graphite is at least 10% by weight and at most 30% by weight; the proportion of the finely divided PTFE is at least 5% by weight and at most 25% by weight.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind dem Dichtungsmaterial Schmiermittel zugesetzt, wie z.B. Silikonöl, Paraffinöl, Mineralöle oder mehrwertige Alkohole.In a preferred embodiment, the sealing material is lubricant added, such as silicone oil, paraffin oil, mineral oils or polyhydric alcohols.

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.According to the invention there is the graphite, which is responsible for the thermal conductivity of the sealing material should take care of, not only on the surface of the sealing material, but is in an intimate mix both on the surface and inside the Sealing material distributed. The individual parts of the mixture are e.g. in a Kneading machine intimately mixed.

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.For the sealing material to work well, it is particularly important that the individual graphite particles touch on the fiber. This will result in the Use of the packing ensures optimal passage of the frictional heat generated.

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.Among finely divided PTFE, polytetrafluoroethylene is said to have a medium Size of the single grain of 0.1-30 iim can be understood. This can in the form of powder and PTFE dispersion. The finely divided PTFE causes that the sealing tablets when pressed through the gland follower without difficulty can be pressed into a homogeneous packing structure.

Außerdem erhöht das feinteilige PTFE die Dichtungsfähigkeit und verbessert die Gleiteigenschaften.In addition, the fine-particle PTFE increases and improves the sealability the sliding properties.

Verwendet werden PTFE-Dispersionen mit einem Feststoffgehalt an Polytetrafluoräthylen von 35-60 Gewichtsprozent.PTFE dispersions with a solids content of polytetrafluoroethylene are used from 35-60 percent by weight.

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.In a preferred embodiment, a PTFE dispersion was used 60 weight percent solids content and an average size of the single grain of 0.1-0.5 µm used. The added graphite had a purity of) 99%, so that corrosion damage can be avoided.

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.After the mixing process, the packing material became tablets and Pressed half rings. These tablets or half rings can easily be put in the racking room be introduced. Due to the pressure of the gland follower, the individual Tablets or the half-rings pressed together to form a homogeneous package structure.

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.The oil or oil mixture used serves to protect the sealing material to give good cohesion and excellent sliding properties. It has to be Have boiling point above the temperatures occurring during operation of the pack lies.

Bevorzugt sind öle mit einem Siedepunkt von größer als 2000C.Oils with a boiling point greater than 2000C are preferred.

Das PTFE-Fasermaterial hat eine Schnittlänge von 1 - 20 mm.The PTFE fiber material has a cutting length of 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.If the fiber length drops below 1 mm, then the packing mass too easily plastically deformable and tends too much to flow. Have the fuzz then no more amplification effect. With cut lengths of the PTFE fibers of more more than 20 mm intimate mixing and pressing becomes difficult. Best results are achieved with a cutting length of 5-15 mm.

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.PTFE fiber proportions of more than 50% by weight are required to improve the sealing effect to ensure. The proportion of graphite should not drop below 10% by weight so that an optimal heat transfer is achieved. With graphite contents of more than 30 % By weight decreases the sealing effect.

Im folgenden wird die Wirkung eines erfindungsgemäßen Dichtungsmaterials näher erläutert.The following is the effect of a sealing material according to the invention explained in more detail.

Beispiele Für die fünf nachfolgenden Rezepturen wurde durch Spanabheben hergestellte PTFE-Fasern mit einer Länge von 8 mm verwendet.Examples For the following five recipes, chip removal was carried out manufactured PTFE fibers with a length of 8 mm are used.

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.1. 80% by weight of polytetrafluoroethylene fibers, 20% by weight of graphite powder (purity 99%) 2. 79.5% by weight of polytetrafluoroethylene fiber 17.0% by weight of graphite powder (purity 99%) 3.5% by weight propane-1,2,3-triol 3. 70.0% by weight polytetrafluoroethylene fibers 7.0 % By weight of finely divided polytetrafluoroethylene 16.0% by weight of graphite powder (purity 99%) 3.5% by weight propane-1,2,3-triol 3.5% by weight silicone oil 4. 65.0% by weight polytetrafluoroethylene fiber 15.0% by weight of finely divided polytetrafluoroethylene 20.0% by weight of graphite (purity 99%) 5. 50.0% by weight of polytetrafluoroethylene fiber, 27.0% by weight of polytetrafluoroethylene dispersion (60% by weight) 16.0% by weight graphite powder (purity 99%) 7.0% by weight silicone oil For the The heat transfer was assessed by measuring the temperature in the pack and drawn on the outer gland housing. The leakage was also measured. A centrifugal pump with the following technical data was used for the test: Shaft diameter (mm) 32 Pressure (bar) 0.2 - 4.0 Circumferential shaft speed (m / s) 2.2 - 4.4 Inside gland diameter (mm) 48 pure water, circulated medium Zirtrerten, 'eratur ZLmmertemperatur Das The pump housing and the shaft were made of chrome-plated stainless steel.

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.In order to bring the full pressure on the pack, the rear ones were Pressure relief slats have been removed. The packing space of the pump was made with the required amount of packing tablets. The gland follower was tightened to 15 cm x kp with a torque wrench. The pressure of the medium was 3.5 bar. The temperatures in the packing and on the gland housing were measured with a thermocouple measured continuously. In the table below are those Temperatures and leakages of the packing according to the invention compared to the conventional ones Types of packs summarized that appeared after the stationary run was reached. The conditions were the same for all tested packings in the pump.

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. 3Packing type Temperature in Packing leakage temperature OC Stuffing box ml / h Commercially available prE packing cord 1 ohm 62 45 20 with PTFE dispersion + Silicone oil Commercially available PTFE / asbestos 50/50% kneading 70 50 0 pack Note P 26 42 086.0 28 26 0 according to the invention 32 29 0 Pack No. 3

Claims

"Sealing material made of polytetrafluoroethylene (PTFE) fibers" addendum to the German patent no. ... ... (patent application P 26 42 086.0) Claims: 1. Sealing material made of polytetrafluoroethylene fibers according to the German patent No. . ... ... (patent application P 26 42 086.0), characterized in that the PTFE fibers by machining sintered PTFE resin.

2. Sealing material according to claim 1, characterized in that that the fibers have a diameter of 0.1 to 3 mm, preferably 0.2 to 2 mm, in particular from 0.5 to 1 mm.

3. Sealing material according to claims 1 and 2, characterized in that that the PTFE fibers produced by chip removal have a length of 1 to 20 mm, preferably 5 to 15 mm.