WO2010094403A1 - Shrunken slide ring with sliding surface comprising diamonds - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a shrunken seal ring with a diamond-containing sliding surface.
- Shrunken slip rings are known in the art. Such slip rings usually comprise a carrier ring (shrink ring) and a sliding ring element, on which a sliding surface is formed.
- shrink ring carrier ring
- sliding ring element sliding ring element
- the shrinking pressure on the sliding ring element which arises during the shrinking operation results in distortions on the sliding surface which adversely affect the flatness of the sliding surface.
- the sliding ring according to the invention makes it possible for the first time that the sliding ring is designed as a shrunken sliding ring with a diamond-containing sliding surface, wherein the diamond-containing sliding surface the necessary flatness for use in a Has mechanical seal.
- the present invention has surprisingly provided a solution to the problem described above by performing a mechanical post-processing of a diamond-containing sliding surface on a sliding ring element after a shrinking operation, without adversely affecting the shrinkage connection between the carrier ring and the sliding ring element.
- a shrunken sliding ring with a diamond-containing sliding surface with sufficient evenness can be provided.
- the diamond-containing sliding surface is applied to the sliding ring element before the shrinking step by means of a coating method, in particular a CVD method.
- a coating method in particular a CVD method.
- the diamond-containing sliding surface can be applied in a particularly simple and cost-effective manner.
- the carrier ring is made of a metallic material. This simplifies in particular the shrinking process. Further preferred is a
- Basic body of the sliding ring element made of a ceramic material, in particular with a rectangular cross-section.
- the ceramic material is on the one hand good for the shrinking process and on the other hand can on the ceramic
- An inventive sliding ring is particularly preferably used in a mechanical seal assembly as a rotating and / or static seal ring.
- Fig. 1 is a schematic sectional view of a mechanical seal assembly with a sliding ring according to the invention.
- Fig. 2 is a schematic sectional view of a sliding ring shown in Fig. 1.
- a Gleithngdichtungsan angel 1 is described below, which has sliding rings according to the invention.
- the mechanical seal assembly 1 comprises a rotating seal ring 2 and a stationary seal ring 3.
- the rotating seal ring 2 is fixed on a shaft 4 and by means of a biasing means which a
- Spring 14 and arranged on a shaft shoulder support ring 15 comprises biased in the axial direction against the stationary seal ring 3.
- Slide ring 3 is fixed to a housing component 5. Between the stationary seal ring 3 and the housing component 5, a first secondary seal 13 is arranged.
- Secondary seal 12 is arranged.
- Both the rotating seal ring 2 and the stationary seal ring 3 are provided in this embodiment as shrunken seal rings.
- Sliding ring 3 comprises, as shown in Fig. 2 it can be seen, a support ring 9 made of a metallic material, and a sliding ring member 10, on which a radially directed, diamond-containing sliding surface 11 is arranged.
- the sliding ring member 10 is made of a ceramic material, and the diamond-containing sliding surface 11 is applied by a CVD diamond coating method.
- the rotating seal ring 2 also comprises a support ring 6, a
- a shrink connection 17 is provided between the carrier ring 9 and the sliding ring element 10.
- a shrink connection 16 is likewise formed between the carrier ring 6 and the sliding ring element 7.
- the sliding rings according to the invention are contrary to the previous view of the prior art, the first shrunken slip rings with diamond-containing Sliding surface.
- the sliding rings 2, 3 according to the invention are produced as follows.
- the sliding ring elements 7, 10 are each coated with a diamond-containing coating to form the diamond-containing sliding surface 8, 11.
- the shrinking step is then carried out, wherein the support ring 6, 9 is first heated strongly, in which the diamond-coated sliding ring element 7, 10 inserted into the support ring and formed by cooling the support ring, the shrink connection 16, 17 between the support ring and the sliding ring member becomes.
- finishing of the diamond-containing sliding surface by means of grinding, polishing and / or lapping is carried out in a subsequent step.
- This slip surface finish is preferably also performed with diamond-containing abrasive material.
- the finishing of the diamond-containing sliding surface does not affect the properties of the shrink joint 16, 17 between the support ring 6, 9 and the sliding ring element 7, 10, since no high temperatures occur during the finishing in the region of the shrink joint.
- a shrunken sliding ring with a diamond-containing sliding surface can be produced.
- the manufacturing method according to the invention provides sufficient planarity of the diamond-containing sliding surface 8, 11.
- the present invention thus overcomes the hitherto prevailing in the prior art prejudice that the production of shrunken slip rings with diamond-containing sliding surface is not possible.
- the idea according to the invention of the mechanical post-processing of the diamond-containing sliding surfaces removes any distortions which may have occurred on the sliding surface during the shrinking operation, so that a diamond-containing sliding surface with sufficient evenness and thus sufficient sealing property is achieved.
- the invention makes possible a mass production with constant quality of the diamond-containing sliding surfaces 8, 11.
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Abstract
The invention relates to a slide ring seal arrangement, comprising a carrier ring (6, 9), a slide ring element (7, 10) with a sliding surface comprising diamonds (8, 11) that is arranged in the radial direction on the slide ring element and a shrinkage connection (16, 17) that is formed between the carrier ring (6, 9) and the slide ring element (7, 10) and which tightly connects the carrier ring (6, 9) to the slide ring element (7, 10).
Description
Geschrumpfter Gleitring mit diamanthaltiger Gleitfläche Shrunken slide ring with diamond-containing sliding surface
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft einen geschrumpften Gleitring mit einer diamanthaltigen Gleitfläche.The present invention relates to a shrunken seal ring with a diamond-containing sliding surface.
Geschrumpfte Gleitringe sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Gleitringe umfassen üblicherweise einen Trägerring (Schrumpfring) und ein Gleitringelement, an welchem eine Gleitfläche ausgebildet ist. In der Fachwelt war es bisher ausgeschlossen, einen geschrumpften Gleitring mit einer diamanthaltigen Gleitfläche zu erzeugen. Durch den während des Schrumpfvorgangs entstehenden Schrumpfdruck auf das Gleitringelement ergeben sich Verwerfungen an der Gleitfläche, welche die Ebenheit der Gleitfläche nachteilig beeinflussen. Weiterhin ist es im Stand der Technik bisher nur bekannt, eine Diamantbeschichtung aufgrund ihrer Härte als abschließenden Schritt auf die Gleitfläche aufzubringen, um eine Endbearbeitung hinsichtlich der Ebenheit der Gleitfläche zu vermeiden. Das Aufbringen einer Diamantbeschichtung als Gleitfläche erfordert jedoch sehr hohe Temperaturen, welche bei geschrumpften Gleitringen dazu führen würden, dass die Schrumpfverbindung wieder gelöst wird. Somit ist die Fachwelt bisher davon ausgegangen, dass bei geschrumpften Gleitringen keine diamanthaltige Gleitfläche möglich ist. Da geschrumpfte Gleitringe jedoch ein relativ großes Anwendungsspektrum aufweisen, wäre es auch wünschenswert, geschrumpfte Gleitringe mit diamanthaltigen Gleitflächen einsetzen zu können.Shrunken slip rings are known in the art. Such slip rings usually comprise a carrier ring (shrink ring) and a sliding ring element, on which a sliding surface is formed. In the art, it has hitherto been impossible to produce a shrunken slide ring with a diamond-containing sliding surface. The shrinking pressure on the sliding ring element which arises during the shrinking operation results in distortions on the sliding surface which adversely affect the flatness of the sliding surface. Furthermore, it is only known in the prior art to apply a diamond coating due to their hardness as a final step on the sliding surface in order to avoid a finishing with respect to the flatness of the sliding surface. However, the application of a diamond coating as a sliding surface requires very high temperatures, which would result in shrunken slip rings that the shrink joint is released again. Thus, the experts have previously assumed that shrunken sliding rings no diamond-containing sliding surface is possible. However, since shrunken slip rings have a relatively wide range of applications, it would also be desirable to be able to use shrunken slip rings with diamond-containing sliding surfaces.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen geschrumpften Gleitring bereitzustellen, welcher bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine diamanthaltige Gleitfläche aufweist.It is therefore an object of the present invention to provide a shrunken seal ring, which has a diamond-shaped sliding surface with a simple structure and simple, cost-effective manufacturability.
Diese Aufgabe wird durch einen Gleitring mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.This object is achieved by a sliding ring with the features of claim 1. The dependent claims have preferred developments of the invention the subject.
Der erfindungsgemäße Gleitring ermöglicht es zum ersten Mal, dass der Gleitring als geschrumpfter Gleitring mit einer diamanthaltigen Gleitfläche ausgeführt ist, wobei die diamanthaltige Gleitfläche die notwendige Ebenheit für die Verwendung in einer
Gleitringdichtung aufweist. Die vorliegende Erfindung hat auf überraschende Weise eine Lösung für das oben beschriebene Problem bereitgestellt, indem eine mechanische Nachbearbeitung einer diamanthaltigen Gleitfläche an einem Gleitringelement nach einem Schrumpfvorgang ausgeführt wird, ohne die Schrumpfverbindung zwischen dem Trägerring und dem Gleitringelement nachteilig zu beeinflussen. Somit kann erfindungsgemäß auf überraschende Weise ein geschrumpfter Gleitring mit diamanthaltiger Gleitfläche mit ausreichender Ebenheit bereitgestellt werden.The sliding ring according to the invention makes it possible for the first time that the sliding ring is designed as a shrunken sliding ring with a diamond-containing sliding surface, wherein the diamond-containing sliding surface the necessary flatness for use in a Has mechanical seal. The present invention has surprisingly provided a solution to the problem described above by performing a mechanical post-processing of a diamond-containing sliding surface on a sliding ring element after a shrinking operation, without adversely affecting the shrinkage connection between the carrier ring and the sliding ring element. Thus, according to the invention, in a surprising manner, a shrunken sliding ring with a diamond-containing sliding surface with sufficient evenness can be provided.
Vorzugsweise ist die diamanthaltige Gleitfläche auf das Gleitringelement vor dem Schrumpfschritt mittels eines Beschichtungsverfahrens, insbesondere eines CVD- Verfahrens, aufgebracht. Hierdurch kann die diamanthaltige Gleitfläche besonders einfach und kostengünstig aufgebracht werden.Preferably, the diamond-containing sliding surface is applied to the sliding ring element before the shrinking step by means of a coating method, in particular a CVD method. As a result, the diamond-containing sliding surface can be applied in a particularly simple and cost-effective manner.
Weiter bevorzugt ist der Trägerring aus einem metallischen Material hergestellt. Dies vereinfacht insbesondere den Schrumpfvorgang. Weiter bevorzugt ist einMore preferably, the carrier ring is made of a metallic material. This simplifies in particular the shrinking process. Further preferred is a
Grundkörper des Gleitringelements aus einem keramischen Material, insbesondere mit rechteckigem Querschnitt, hergestellt. Das keramische Material eignet sich einerseits gut für den Schrumpfvorgang und andererseits kann auf das keramischeBasic body of the sliding ring element made of a ceramic material, in particular with a rectangular cross-section. The ceramic material is on the one hand good for the shrinking process and on the other hand can on the ceramic
Material relativ einfach und kostengünstig eine diamanthaltige Beschichtung aufgebracht werden.Material relatively simple and inexpensive diamond-coated coating can be applied.
Ein erfindungsgemäßer Gleitring wird besonders bevorzugt in einer Gleitringdichtungsanordnung als rotierender und/oder statischer Gleitring eingesetzt.An inventive sliding ring is particularly preferably used in a mechanical seal assembly as a rotating and / or static seal ring.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung mit einem erfindungsgemäßen Gleitring, undFig. 1 is a schematic sectional view of a mechanical seal assembly with a sliding ring according to the invention, and
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines in Fig. 1 gezeigten Gleitrings.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird nachfolgend eine Gleithngdichtungsanordnung 1 beschrieben, welche erfindungsgemäße Gleitringe aufweist.Fig. 2 is a schematic sectional view of a sliding ring shown in Fig. 1. With reference to FIGS. 1 and 2, a Gleithngdichtungsanordnung 1 is described below, which has sliding rings according to the invention.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst die Gleitringdichtungsanordnung 1 einen rotierenden Gleitring 2 und einen stationären Gleitring 3. Der rotierende Gleitring 2 ist auf einer Welle 4 fixiert und wird mittels einer Vorspanneinrichtung, welche eineAs can be seen from Fig. 1, the mechanical seal assembly 1 comprises a rotating seal ring 2 and a stationary seal ring 3. The rotating seal ring 2 is fixed on a shaft 4 and by means of a biasing means which a
Feder 14 und einen an einem Wellenabsatz angeordneten Abstützring 15 umfasst, in axialer Richtung gegen den stationären Gleitring 3 vorgespannt. Der stationäreSpring 14 and arranged on a shaft shoulder support ring 15 comprises biased in the axial direction against the stationary seal ring 3. The stationary one
Gleitring 3 ist an einem Gehäusebauteil 5 befestigt. Zwischen dem stationären Gleitring 3 und dem Gehäusebauteil 5 ist eine erste Nebendichtung 13 angeordnet.Slide ring 3 is fixed to a housing component 5. Between the stationary seal ring 3 and the housing component 5, a first secondary seal 13 is arranged.
Weiterhin ist zwischen dem rotierenden Gleitring 3 und der Welle 4 eine zweiteFurthermore, between the rotating seal ring 3 and the shaft 4, a second
Nebendichtung 12 angeordnet.Secondary seal 12 is arranged.
Sowohl der rotierende Gleitring 2 als auch der stationäre Gleitring 3 sind in diesem Ausführungsbeispiel als geschrumpfte Gleitringe vorgesehen. Der stationäreBoth the rotating seal ring 2 and the stationary seal ring 3 are provided in this embodiment as shrunken seal rings. The stationary one
Gleitring 3 umfasst, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, einen Trägerring 9 aus einem metallischen Material, und ein Gleitringelement 10, an dem eine in Radialrichtung gerichtete, diamanthaltige Gleitfläche 11 angeordnet ist. Das Gleitringelement 10 ist aus einem keramischen Material hergestellt und die diamanthaltige Gleitfläche 11 ist mittels eines CVD-Diamantbeschichtungsverfahrens aufgebracht. Wie der stationäreSliding ring 3 comprises, as shown in Fig. 2 it can be seen, a support ring 9 made of a metallic material, and a sliding ring member 10, on which a radially directed, diamond-containing sliding surface 11 is arranged. The sliding ring member 10 is made of a ceramic material, and the diamond-containing sliding surface 11 is applied by a CVD diamond coating method. Like the stationary one
Gleitring 3 umfasst der rotierende Gleitring 2 ebenfalls einen Trägerring 6, einSliding ring 3, the rotating seal ring 2 also comprises a support ring 6, a
Gleitringelement 7 und eine am Gleitringelement 7 in radialer Richtung angeordnete, diamanthaltige Gleitfläche 8. Zwischen den beiden Gleitflächen 8 und 11 ist in bekannter Weise ein Dichtspalt ausgebildet, welcher in bekannter Weise eine Abdichtung sicherstellt.Sliding ring element 7 and arranged on a sliding ring element 7 in the radial direction, diamond-containing sliding surface 8. Between the two sliding surfaces 8 and 11 a sealing gap is formed in a known manner, which ensures a seal in a known manner.
Zwischen dem Trägerring 9 und dem Gleitringelement 10 ist dabei eine Schrumpfverbindung 17 vorgesehen. Am rotierenden Gleitring 2 ist zwischen dem Trägerring 6 und dem Gleitringelement 7 ebenfalls eine Schrumpfverbindung 16 ausgebildet.In this case, a shrink connection 17 is provided between the carrier ring 9 and the sliding ring element 10. On the rotating slide ring 2, a shrink connection 16 is likewise formed between the carrier ring 6 and the sliding ring element 7.
Die erfindungsgemäßen Gleitringe sind dabei entgegen der bisherigen Auffassung des Standes der Technik die ersten geschrumpften Gleitringe mit diamanthaltiger
Gleitfläche. Die erfindungsgemäßen Gleitringe 2, 3 werden dabei wie folgt hergestellt. In einem ersten Schritt werden die Gleitringelemente 7, 10 jeweils mit einer diamanthaltigen Beschichtung zur Bildung der diamanthaltigen Gleitfläche 8, 11 beschichtet. Hierbei ergibt sich erfindungsgemäß keine Einschränkung hinsichtlich des zu verwendenden Beschichtungsverfahrens, um eine diamanthaltige Gleitfläche herzustellen. In einem nächsten Schritt wird dann der Schrumpfschritt ausgeführt, wobei der Trägerring 6, 9 zuerst stark erwärmt wird, in den das diamantbeschichtete Gleitringelement 7, 10 in den Trägerring eingelegt und durch Abkühlung des Trägerrings die Schrumpfverbindung 16, 17 zwischen dem Trägerring und dem Gleitringelement ausgebildet wird.The sliding rings according to the invention are contrary to the previous view of the prior art, the first shrunken slip rings with diamond-containing Sliding surface. The sliding rings 2, 3 according to the invention are produced as follows. In a first step, the sliding ring elements 7, 10 are each coated with a diamond-containing coating to form the diamond-containing sliding surface 8, 11. According to the invention, there is no restriction with regard to the coating method to be used in order to produce a diamond-containing sliding surface. In a next step, the shrinking step is then carried out, wherein the support ring 6, 9 is first heated strongly, in which the diamond-coated sliding ring element 7, 10 inserted into the support ring and formed by cooling the support ring, the shrink connection 16, 17 between the support ring and the sliding ring member becomes.
Durch den dabei auftretenden Schrumpfdruck kann es zu Verwerfungen an der diamanthaltigen Gleitfläche 8, 11 kommen. Falls die erforderliche Ebenheit nach dem Schrumpfen nicht erreicht ist, wird in einem nachfolgenden Schritt eine Endbearbeitung der diamanthaltigen Gleitfläche mittels Schleifen, Polieren und/oder Läppen, ausgeführt. Diese Gleitflächen-Endbearbeitung wird vorzugsweise ebenfalls mit diamanthaltigem Schleifmaterial ausgeführt. Hierbei beeinflusst die Endbearbeitung der diamanthaltigen Gleitfläche nicht die Eigenschaften der Schrumpfverbindung 16, 17 zwischen dem Trägerring 6, 9 und dem Gleitringelement 7, 10, da bei der Endbearbeitung im Bereich der Schrumpfverbindung keine hohen Temperaturen auftreten.As a result of the shrinkage pressure occurring, warping can occur on the diamond-containing sliding surface 8, 11. If the required flatness is not reached after shrinking, finishing of the diamond-containing sliding surface by means of grinding, polishing and / or lapping is carried out in a subsequent step. This slip surface finish is preferably also performed with diamond-containing abrasive material. Here, the finishing of the diamond-containing sliding surface does not affect the properties of the shrink joint 16, 17 between the support ring 6, 9 and the sliding ring element 7, 10, since no high temperatures occur during the finishing in the region of the shrink joint.
Somit kann erfindungsgemäß ein geschrumpfter Gleitring mit diamanthaltiger Gleitfläche hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren stellt eine ausreichende Ebenheit der diamanthaltigen Gleitfläche 8, 11 bereit. Die vorliegende Erfindung überwindet somit das bisher im Stand der Technik herrschende Vorurteil, dass die Herstellung von geschrumpften Gleitringen mit diamanthaltiger Gleitfläche nicht möglich sei. Überraschenderweise wird durch die erfindungsgemäße Idee der mechanischen Nachbearbeitung der diamanthaltigen Gleitflächen die gegebenenfalls während des Schrumpfvorgangs an der Gleitfläche entstandenen Verwerfungen entfernt, so dass eine diamanthaltige Gleitfläche mit ausreichender Ebenheit und somit ausreichender Abdichtungseigenschaft erreicht wird. Die Erfindung ermöglicht insbesondere eine Massenherstellung mit gleichbleibender Qualität der diamanthaltigen Gleitflächen 8, 11.
Thus, according to the invention, a shrunken sliding ring with a diamond-containing sliding surface can be produced. The manufacturing method according to the invention provides sufficient planarity of the diamond-containing sliding surface 8, 11. The present invention thus overcomes the hitherto prevailing in the prior art prejudice that the production of shrunken slip rings with diamond-containing sliding surface is not possible. Surprisingly, the idea according to the invention of the mechanical post-processing of the diamond-containing sliding surfaces removes any distortions which may have occurred on the sliding surface during the shrinking operation, so that a diamond-containing sliding surface with sufficient evenness and thus sufficient sealing property is achieved. In particular, the invention makes possible a mass production with constant quality of the diamond-containing sliding surfaces 8, 11.
Claims
1. Gleitring für eine Gleitringdichtungsanordnung, umfassend einen Trägerring (6, 9), ein Gleitringelement (7, 10) mit einer diamanthaltigen Gleitfläche (8, 11), welche in radialer Richtung am Gleitringelement angeordnet ist, und eine Schrumpfverbindung (16, 17), welche zwischen dem Trägerring (6, 9) und dem Gleitringelement (7, 10) ausgebildet ist und den Trägerring (6, 9) fest mit dem Gleitringelement (7, 10) verbindet.1. A sliding ring for a mechanical seal assembly, comprising a support ring (6, 9), a sliding ring element (7, 10) with a diamond-containing sliding surface (8, 11) which is arranged in the radial direction on the sliding ring element, and a shrink connection (16, 17) which is formed between the carrier ring (6, 9) and the sliding ring element (7, 10) and the carrier ring (6, 9) fixedly connected to the sliding ring element (7, 10).
2. Gleitring nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerring (6, 9) aus einem metallischen Material hergestellt ist.2. Sliding ring according to claim 1, characterized in that the carrier ring (6, 9) is made of a metallic material.
3. Gleitring nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitringelement (7, 10) aus einem keramischen Material hergestellt ist.3. Sliding ring according to one of claims 1 or 2, characterized in that the sliding ring element (7, 10) is made of a ceramic material.
4. Gleitringdichtungsanordnung umfassend einen rotierenden Gleitring (2) und/oder einen stationären Gleitring (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 4. Mechanical seal assembly comprising a rotating seal ring (2) and / or a stationary seal ring (3) according to any one of the preceding claims.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10705541 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10705541 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |