EP2307771A1 - Gleit- und/oder gegenring einer laufwerkdichtung - Google Patents

Gleit- und/oder gegenring einer laufwerkdichtung

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EP2307771A1
EP2307771A1 EP09775973A EP09775973A EP2307771A1 EP 2307771 A1 EP2307771 A1 EP 2307771A1 EP 09775973 A EP09775973 A EP 09775973A EP 09775973 A EP09775973 A EP 09775973A EP 2307771 A1 EP2307771 A1 EP 2307771A1
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sliding
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protection layer
layer
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Mathias GRÜNAUG
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Federal Mogul Burscheid GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3436—Pressing means
    • F16J15/344—Pressing means the pressing force being applied by means of an elastic ring supporting the slip-ring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
    • F16J15/3408—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3496—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member use of special materials

Definitions

  • the invention relates to a sliding and / or mating ring of a drive seal, comprising an angular cross-section body.
  • DE 103 52 675 A1 discloses a mechanical seal and a method for producing the same.
  • Trained as a drive seal mechanical seal consists of a metallic sliding and / or counter-ring, which is provided in the region of its tread with a wear protection layer, which is formed by embedded in the tread hard material particles.
  • the sliding and / or counter ring should consist of light metal, in particular an aluminum alloy.
  • the hard material particles are formed by abrasive powder, which are pressed or introduced by forging, rolling or pouring into the tread surface. A corrosion protection layer is not given here.
  • the invention has the object of developing a sliding and / or mating ring of a drive seal to the effect that the corrosion behavior, in particular for use in abrasive and corrosive media, is improved without thereby the sliding and wear behavior are adversely affected.
  • a sliding and / or mating ring of a drive seal comprising an angular cross-section body, with a Axiabchenkel, which serves to receive a spring element and a Radial leg, which is provided with a tread extending over a predetermined height, wherein at least the tread is provided with a corrosion protection layer which simultaneously forms the sliding layer.
  • the corrosion protection layer is advantageously applied by electrochemical means, in particular by electroplating, on the running surface, or on further surface areas.
  • the anticorrosion layer is formed by a chromium or chromium ceramic layer.
  • solid lubricant particles can moreover be incorporated into the cracks as solid particles.
  • graphite, hexagonal boron nitride and / or PTFE can be used here.
  • the thickness of the anticorrosive layer, in particular on the tread, should be in the range between 0.01 and 1.0 mm.
  • the grain size of the stored solid particles is chosen between 0.0005 and 0.015 mm.
  • the sliding and / or counter ring is advantageously made of a cast material, wherein the corrosion protection layer / sliding layer on the one hand by a higher hardness compared to the base material (casting material) and on the other hand by a high corrosion resistance, especially when used in abrasive and corrosive media, such as seawater , distinguished.
  • a higher hardness compared to the base material (casting material) and on the other hand by a high corrosion resistance, especially when used in abrasive and corrosive media, such as seawater , distinguished.
  • the subject invention is illustrated by a Ausf ⁇ ihrungsbeispiels in the drawing.
  • the single FIGURE shows an angular cross-sectional sliding and / or counter ring 1 of a drive seal not shown.
  • the main body 1 'of the sliding and / or counter ring 1 has an axial leg 2 and a radial leg 3.
  • a receiving area 4 is provided for a spring element not further shown, while in the region of the radial leg 3 a running surface 5 is provided, which has a certain radial height h.
  • This tread 5 forms the so-called sliding surface.
  • the main body 1 ' should consist of a cast material in this example.
  • the tread / sliding surface 5 with a Corrosion protection layer 6 is coated.
  • the anticorrosion layer 6 is to be formed in this example by a hard chrome layer which has been applied by electroplating on the running surface / sliding surface 5.
  • the corrosion protection layer applied on the running surface 6 and, if required, on further surface areas may have a layer thickness of between 5 and 200 ⁇ m.
  • the galvanic hard chrome layer can be equipped with a crack network extending through the entire layer thickness during its production, in which a wide variety of solid particles can be incorporated.
  • Hard material particles such as diamond particles, tungsten carbide, chromium carbide or the like, are suitable here.
  • solid particles in the form of solid lubricant particles can also be incorporated into the crack network to increase the sliding properties.
  • Graphite, hexagonal boron nitride and / or PTFE are suitable here.

Abstract

Gleit- und/oder Gegenring einer Laufwerkdichtung, beinhaltend einen im Querschnitt winkelförmigen Grundkörper, mit einem Axialschenkel, der zur Aufnahme eines Federelementes dient sowie einem Radialschenkel, der mit einer sich über eine vorgebbare Höhe erstreckenden Lauffläche versehen ist, wobei zumindest die Lauffläche mit einer Korrosionsschutzschicht versehen ist, die gleichzeitig die Gleitschicht bildet.

Description

Gleit- und/oder Gegenrmg einer Laufwerkdichtung
Die Erfindung betrifft einen Gleit- und/oder Gegenring einer Laufwerkdichtung, beinhaltend einen im Querschnitt winkelförmigen Grundkörper.
Beim Einsatz herkömmlicher Laufwerkdichtungen aus Hartguss- oder StahlwerkstofFen in abrasiven und korrosiven Medien, insbesondere im Meerwasser, kann es zu starkem Verschleiß und Korrosion der Gleitringe kommen.
Allgemein bekannt sind winkelförmig ausgebildete Gleit- und/oder Gegenringe für Laufwerkdichtungen mit konischem Gleitring, der in Wirkverbindung mit einem Runddichtring bzw. einem Gummitrapezring steht.
Der DE 103 52 675 Al ist eine Gleitringdichtung und ein Verfahren zur Herstellung - derselben zu entnehmen. Die als Laufwerkdichtung ausgebildete Gleitringdichtung besteht aus einem metallischen Gleit- und/oder Gegenring, der im Bereich seiner Lauffläche mit einer Verschleißschutzschicht versehen ist, die durch in die Lauffläche eingebettete Hartstoffpartikel gebildet ist. Der Gleit- und/oder Gegenring soll aus Leichtmetall, insbesondere einer Aluminiumlegierung bestehen. Die Hartstoffpartikel sind durch Schleifpulver gebildet, die durch Schmieden, Walzen oder Eingießen in die Laufflächenoberfläche eingepresst bzw. eingebracht werden. Eine Korrosionsschutzschicht ist hier nicht gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleit- und/oder Gegenring einer Laufwerkdichtung dahingehend weiterzubilden, dass das Korrosionsverhalten, insbesondere zum Einsatz in abrasiven und korrosiven Medien, verbessert wird, ohne dass dadurch das Gleit- und Verschleißverhalten negativ beeinflusst werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Gleit- und/oder Gegenring einer Laufwerkdichtung, beinhaltend einen im Querschnitt winkelförmigen Grundkörper, mit einem Axiabchenkel, der zur Aufnahme eines Federelementes dient sowie einem Radialschenkel, der mit einer sich über eine vorgebbare Höhe erstreckenden Lauffläche versehen ist, wobei zumindest die Lauffläche mit einer Korrosionsschutzschicht versehen ist, die gleichzeitig die Gleitschicht bildet.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gleit- und/oder Gegenringes sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.
Je nach Anwendungsfall können neben der Lauffläche auch weitere Flächenbereiche des Gleit- und/oder Gegenringes mit der Korrosionsschutzschicht versehen werden. Bedarfsweise können auch sämtliche, Korrosionsangriffen ausgesetzte, Bereiche des Gleit- und/oder Gegenringes mit der Korrosionsschutzschicht versehen werden.
Die Korrosionsschutzschicht wird vorteilhafterweise auf elektrochemischem Wege, insbesondere durch Galvanisieren, auf der Lauffläche, respektive auf weiteren Flächenbereichen, aufgebracht.
Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, wird die Korrosionsschutzschicht durch eine Chrom- oder Chrom-Keramik-Schicht gebildet.
Von besonderem Vorteil ist der Einsatz einer galvanischen Hartchromschicht mit einem durch die gesamte Schichtdicke sich erstreckenden Rissnetzwerk, in welches bedarfsweise Feststoffpartikel eingelagert werden können. Hier bieten sich unterschiedlichste Feststoffpartikel an. Vorteilhaft gelangen Hartstofrpartikel zum Einsatz. Neben Diamantpartikeln sind Wolframkarbid, Chromkarbid, Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid und/oder Borkarbid denkbar.
Zur Erhöhung der Gleiteigenschaften können in die Risse als Feststoffpartikel darüber hinaus Festschmierstoffpartikel eingelagert werden. Vorteilhaft lassen sich hier Graphit, hexagonales Bornitrid und/oder PTFE verwenden. Die Dicke der Korrosionsschutzschicht, insbesondere auf der Lauffläche, soll im Bereich zwischen 0,01 und 1,0 mm liegen. Die Korngröße der eingelagerten Feststoffpartikel wird zwischen 0,0005 und 0,015 mm gewählt. Somit wird durch den Erfindungsgegenstand eine optimale Korrosionsschutzschicht, zumindest auf der Lauffläche des Gleit- und/oder Gegenringes, aufgebracht, die gleichzeitig auch eine optionale Gleitschicht bildet.
Der Gleit- und/oder Gegenring besteht vorteilhafterweise aus einem Gusswerkstoff, wobei sich die Korrosionsschutzschicht/Gleitschicht einerseits durch eine höhere Härte im Vergleich zum Grundmaterial (Gusswerkstoff) und andererseits durch eine hohe Korrosionsresistenz, insbesondere beim Einsatz in abrasiven und korrosiven Medien, wie beispielsweise Meerwasser, auszeichnet. Durch diese Maßnahme ist eine längere Standzeit der Laufwerkdichtung zu erreichen.
Von besonderem Vorteil ist, dass die laufende Serienproduktion beim Kunden nicht unterbrochen werden muss, da selbiger die bisherigen Dichtungsaufnahmen und Runddichtringe weiterverwenden kann.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausfϊihrungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt.
Die einzige Figur zeigt einen im Querschnitt winkelförmigen Gleit- und/oder Gegenring 1 einer nicht weiter dargestellten Laufwerkdichtung. Der Grundkörper 1 ' des Gleit- und/oder Gegenringes 1 besitzt einen Axialschenkel 2 sowie einen Radialschenkel 3. Im Bereich des Axialschenkels 2 ist ein Aufnahmebereich 4 für ein nicht weiter dargestelltes Federelement vorgesehen, während im Bereich des Radialschenkels 3 eine Lauffläche 5 vorgesehen ist, die eine bestimmte radiale Höhe h hat. Diese Lauffläche 5 bildet die so genannte Gleitfläche.
Der Grundkörper 1' soll in diesem Beispiel aus einem Gusswerkstoff bestehen. Lediglich angedeutet ist, dass die Lauffläche/Gleitfläche 5 mit einer Korrosionsschutzschicht 6 überzogen ist. Die Korrosionsschutzschicht 6 soll in diesem Beispiel durch eine Hartchromschicht gebildet sein, die durch Galvanisieren auf der Lauffläche/Gleitfläche 5 aufgebracht wurde.
Je nach Einsatzfall können auch weitere Flächenbereiche des Radialschenkels 3, des Axialschenkels 2 sowie der Aufnahme 4 für das Federelement mit einer Korrosionsschutzschicht versehen werden. Bedarfsweise kann die auf der Lauffläche 6 und bedarfsweise auf weiteren Flächenbereichen aufgebrachte Korrosionsschutzschicht eine Schichtdicke zwischen 5 und 200 μm haben.
Bedarfsweise kann die galvanische Hartchromschicht bei ihrer Erzeugung mit einem durch die gesamte Schichtdicke sich erstreckenden Rissnetzwerk ausgestattet werden, in welches unterschiedlichste Feststoffpartikel eingelagert werden können. Hier bieten sich Hartstoffpartikel wie Diamantpartikel, Wolframkarbid, Chromkarbid oder dergleichen an. Bedarfsweise können darüber hinaus in das Rissnetzwerk zur Erhöhung der Gleiteigenschaften Feststoffpartikel in Form von Festschmierstoffpartikeln eingelagert werden. Hier bieten sich Graphit, hexagonales Bornitrid und/oder PTFE an.

Claims

Patentansprüche
1. Gleit- und/oder Gegenring (1) einer Laufwerkdichtung, beinhaltend einen im Querschnitt winkelförmigen Grundkörper (1 '), mit einem Axialschenkel (2), der zur Aufnahme eines Federelementes dient sowie einem Radialschenkel (3), der mit einer sich über eine vorgebbare Höhe (h) erstreckenden Lauffläche (5) versehen ist, wobei zumindest die Lauffläche (5) mit einer Korrosionsschutzschicht (6) versehen ist, die gleichzeitig die Gleitschicht bildet.
2. Gleit- und/oder Gegenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzschicht (6) auch außerhalb der Lauffläche (5) an weiteren Flächenbereichen (2,3,4) vorgesehen ist.
3. Gleit- und/oder Gegenring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzschicht (6) auf elektrochemischem Weg, insbesondere durch Galvanisieren, auf der Lauffläche (5), respektive auf weiteren Flächenbereichen (2 bis 4), aufgebracht ist.
4. Gleit- und/oder Gegenring nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzschicht (6) durch eine Chrom- oder Chrom- Keramik-Schicht gebildet ist.
5. Gleit- und/oder Gegenring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzschicht (6) eine galvanische Hartchromschicht mit einem durch die gesamte Schichtdicke sich erstreckenden Rissnetzwerk ist.
6. Gleit- und/oder Gegenring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Risse des Rissnetzwerkes Feststoffpartikel eingelagert sind.
7. Gleit- und/oder Gegenring nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in die Risse des Rissnetzwerkes als Feststoffpartikel Hartstofϊpartikel eingelagert sind.
8. Gleit- und/oder Gegenring nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffpartikel aus Wolframkarbid, Chromkarbid, Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid und/oder Borkarbid bestehen.
9. Gleit- und/oder Gegenring nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Risse des Rissnetzwerkes Diamantpartikel eingelagert sind.
10. Gleit- und/oder Gegenring nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Gleiteigenschaften der Lauffläche (5) in die Risse des Rissnetzwerkes als Feststoffpartikel Festschmierstoffpartikel eingelagert sind.
11. Gleit- und/oder Gegenring nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Festschmierstofrpartikel aus Graphit, hexagonalem Bornitrid und/oder PTFE bestehen.
12. Gleit- und/oder Gegenring nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Korrosionsschutzschicht (6) zumindest im Bereich der Lauffläche (5) zwischen 0,01 und 1,0 mm beträgt.
13. Gleit- und/oder Gegenring nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße der eingelagerten Feststoffpartikel zwischen 0,0005 und 0,015 mm beträgt.
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