WO2015128414A1 - Axial face seal arrangement comprising an oh radical production device - Google Patents

Axial face seal arrangement comprising an oh radical production device Download PDF

Info

Publication number
WO2015128414A1
WO2015128414A1 PCT/EP2015/054013 EP2015054013W WO2015128414A1 WO 2015128414 A1 WO2015128414 A1 WO 2015128414A1 EP 2015054013 W EP2015054013 W EP 2015054013W WO 2015128414 A1 WO2015128414 A1 WO 2015128414A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mechanical seal
diamond
sliding surface
radicals
sliding
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/054013
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Joachim Otschik
Andreas Schrüfer
Thorsten Matthée
Matthias Fryda
Original Assignee
Eagleburgmann Germany Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eagleburgmann Germany Gmbh & Co. Kg filed Critical Eagleburgmann Germany Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2015128414A1 publication Critical patent/WO2015128414A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • F16J15/3496—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member use of special materials
    • 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
    • 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
    • F16J15/3492—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member with monitoring or measuring means associated with the seal

Definitions

  • the present invention relates to a mechanical seal assembly comprising a rotating seal ring and a stationary seal ring and an OH radical generating device. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a mechanical seal assembly and a use of an OH radical generating device for lowering a coefficient of friction of a mechanical seal assembly.
  • Gieitringdichtungsanaku are known from the prior art in different configurations. For example, it is known to provide slide rings of mechanical seals with a diamond coating, (see DE 202007016868 U1). Furthermore, US 2010/0061676 A1 discloses a mechanical seal with a pure water DLC coating as a sliding lubricant.
  • Diamond-coated sliding rings have a very high resistance to abrasion and thus a particularly long life.
  • a disadvantage of diamond-coated sliding surfaces is that they have a certain surface roughness, which reduces the sliding properties of the mechanical seal and increases a coefficient of friction (coefficient of friction).
  • the mechanical seal assembly comprises a rotating sliding ring with a first sliding surface and a stationary sliding ring with a second sliding surface. Between the two sliding surfaces, a sealing gap is defined.
  • the mechanical seal assembly further includes an OH radical generating device that generates and provides OH radicals that are contactable with the sliding surfaces. By contact of the OH radicals with the sliding surfaces, the OH radicals accumulate during operation of the mechanical seal assembly on free surface bonding sites of the material of the sliding surfaces and thus reduce the adhesion of the sliding surfaces in contact and thus a coefficient of friction or a coefficient of friction of the sliding surfaces.
  • OH radicals are very short-lived, therefore have only a very short half-life and, unless they previously bind to free surface binding sites of Gleit vommaterials continue to form reaction products of the OH radicals on.
  • the resulting from the generated OH radicals Reaction products are also able to saturate surface bonding sites of the material of the sliding surfaces, so that in this way a reduction of the adhesion and the coefficient of friction of the sliding surfaces can be achieved.
  • Short transport paths from the OH radical generating device to the sliding surfaces thereby promote a saturation of the free binding capacities of the sliding surface material with OH radicals, while larger transport paths promote saturation by reaction products of the OH radicals.
  • At least one sliding surface of the mechanical seal assembly has a diamond coating and the generated OH radicals and / or reaction products thereof can be brought into contact with the diamond coating.
  • Diamond coatings are characterized by a particularly high wear resistance and thus increase the durability of the mechanical seal assembly.
  • the diamond coating is formed from sp 3 -hybridized carbon atoms.
  • the surface bonding sites of the diamond lattice structure are saturated after being coated by hydrogen atoms.
  • the OH radical generating device is disposed in an environment of the seal gap and the generated OH radicals and / or their reaction products are capable of in to penetrate the sealing gap.
  • an excess of OH radicals, which themselves and / or their reaction products occupy vacant binding sites on the diamond-coated sliding surface, is provided even when the mechanical seal assembly is put into operation without significant time delay.
  • the OH radical generating device is arranged within a region to be sealed or outside a region to be sealed (surrounding region), since thus the OH radicals provided by the OH radical generating device and / or their reaction products travel only a very short distance In order to get to the present in the sealing gapgravng itter proceed the diamond grating, whereby the formation of sliding surfaces with low adhesion tendency is facilitated.
  • the OH radical generator comprises a diamond cell.
  • a diamond cell in the sense of the invention is an arrangement of two diamond surfaces acting as electrodes, between which a water-containing composition can be introduced and a voltage applied, so that the water is electrolyzed and OH radicals are generated.
  • the first sliding surface has a first diamond coating and / or the second sliding surface has a second diamond coating.
  • the lattice sites of the surfaces of the respective sliding surfaces can be coated with OH radicals and / or their reaction products and a coefficient of friction between the sliding surfaces can be minimized.
  • a coefficient of friction between the sliding surfaces is particularly low if both the first and the second sliding surface has a diamond coating.
  • the diamond cell comprises a first electrode and a second electrode, wherein the first electrode is formed by a diamond coating of a sliding surface.
  • the OH radicals are thus formed in the immediate vicinity of the diamond-coated sliding surface, where they can immediately surface contact areas and reduce the adhesion tendency of this diamond coating.
  • the structural design of the mechanical seal assembly of the invention is simplified and favors saturation of the sliding surface material with OH radicals instead of reaction products thereof.
  • the diamond cell comprises a first electrode and a second electrode, wherein the first electrode is formed by the first diamond coating of the first sliding surface and the second electrode by the second diamond coating of the second sliding surface.
  • first electrode is formed by the first diamond coating of the first sliding surface and the second electrode by the second diamond coating of the second sliding surface.
  • the mechanical seal assembly further comprises a barrier fluid device that directs a barrier fluid to the sealing gap, wherein the OH radical generating device is disposed in a barrier fluid path over which the barrier fluid is passable to the sealing gap.
  • a barrier fluid device that directs a barrier fluid to the sealing gap, wherein the OH radical generating device is disposed in a barrier fluid path over which the barrier fluid is passable to the sealing gap.
  • the mechanical seal assembly comprises a rotating slip ring having a first sliding surface and a stationary sliding ring having a second sliding surface defining therebetween a sealing gap and an OH radical generating device.
  • the inventive method is simple and therefore inexpensive to implement and ensures a durable stable and low-wear operation of a mechanical seal assembly with very good sliding properties.
  • steps of generating OH radicals by means of the OH radical generating device and contacting the OH radicals and / or their reaction products with the sliding surfaces the adhesion between the sliding surfaces is reduced, and the coefficient of friction between the Sliding surfaces reduced, which has a positive effect on the durability of the mechanical seal assembly, since thus the wear is minimized.
  • the reaction products of the OH radicals are preferably ozone and / or hydrogen peroxide.
  • the method is characterized in that at least one sliding surface has a diamond coating and the OH radicals and / or their reaction products are brought into contact with the diamond coating.
  • the diamond coating of the sliding surfaces increases the wear resistance of the sliding surfaces.
  • the OH radical generating device has a diamond cell with two electrodes.
  • At least one diamond coating of a sliding surface is used as an electrode of the diamond cell.
  • the mechanical seal assembly comprises a rotating sliding ring with a first sliding surface and a stationary sliding ring with a second sliding surface, which define between them a sealing gap, wherein at least one sliding surface has a diamond coating.
  • the use is characterized in that the OH radical generating device comprises a diamond cell having two electrodes, and at least one diamond coating of a sliding surface is used as an electrode.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to a fourth embodiment of the invention.
  • Figure 1 shows schematically a mechanical seal assembly 1, for example, for a power plant feed pump, comprising a rotating seal ring 2 and a stationary seal ring 3. Between the two slip rings 2, 3, a sealing gap 4 is formed in a known manner.
  • the rotating seal ring 2 is connected via a driver element 7 with a shaft 8.
  • the stationary seal ring 3 is fixed to a housing 6.
  • the mechanical seal assembly 1 seals a medium to be conveyed, for example a power plant feed pump, in a region 9 to be sealed off from the environment 10, which represents an area outside the region to be sealed off.
  • the medium in this embodiment is a hydrous composition, preferably pure water.
  • the rotating seal ring 2 and the stationary seal ring 3 are respectively provided with a first diamond coating 20 and a second diamond coating 21.
  • the diamond coatings protect the base material of the slip rings 2, 3 from wear.
  • the first sliding surface 40 of the first sliding ring that is to say of the rotating sliding ring 2 and the second sliding surface 41 of the second sliding ring, ie of the stationary sliding ring 3, are coated with diamond.
  • the mechanical seal assembly 1 further includes an OH radical generating device 5.
  • the OH radical generating device 5 is disposed within the sealed portion 9 on the housing 6 of the stationary seal ring 3 in this embodiment.
  • the OH radical generating device 5 is configured to provide OH radicals by means of water. From the OH radical generating device 5, the OH radicals and / or their reaction products reach the diamond coatings 20, 21 and are deposited on free Surface locations of the lattice structure of the diamond coatings 20, 21 of the sliding surfaces 40, 41 at. As a result, the adhesion tendency of the sliding surfaces 40, 41, and thus also the coefficient of friction between the sliding surfaces 40, 41, is lowered.
  • the OH radical generating device 5 is formed by a diamond cell comprising two diamond surfaces formed as electrodes, between which a hydrous composition is introduced and a voltage is applied. Due to the applied voltage, the water contained is electrolyzed and forms OH radicals. Unless they previously bind to free bonding capacities of the diamond coatings 20, 21 of the sliding surfaces 40, 41, the OH radicals can react further to reaction products, and in particular to ozone and / or hydrogen peroxide. The reaction products of the OH radicals generated by the OH radical generating device 5 can also bind to free surface bonding sites of the diamond coatings 20, 21 of the sliding surfaces 40, 41 and thus contribute to reducing the coefficient of friction of the sliding surfaces 40, 41.
  • both the diamond coating 20 of the first slide ring 2 and the diamond coating 21 of the second slide ring 3 may be provided as the electrode of the OH radical generating device 5. Further alternatively, it is possible that the two diamond coatings 20, 21 of the slip rings 2, 3 are each formed as one electrode of the OH radical generating device 5.
  • Figure 2 shows a schematic sectional view of a mechanical seal assembly 1 according to a secondforsbeispiei of the invention.
  • the OH radical generating device 5 is arranged outside a region 9 to be sealed, namely in the environment 10. Again, the OH radicals and / or their reaction products very easily reach the diamond coatings 20, 21 of the slip rings 2, 3, since the OH radical generating device 5 is arranged on the housing near the sealing gap 4.
  • Figure 3 shows a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to a third embodiment of the invention.
  • the mechanical seal assembly shown here has a barrier fluid path 11, which leads a barrier fluid F to the sealing gap 4.
  • the barrier fluid 11 seals the environment 10 against the medium in the area to be sealed 9.
  • the OH radical generating device 5 is disposed in the barrier fluid path 11. The OH radicals generated by the OH radical generating device 5 and / or their reaction products can be taken up very easily by the barrier fluid F and transported directly to the sealing gap 4, where they in turn are in contact with the diamond coatings 20, 21 of the slip rings 2, 3 arrive.
  • Figure 4 shows a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to a fourth embodiment of the invention.
  • the mechanical seal assembly 1 is similar to that of Figure 1, but further includes a first electrode 12 formed of diamond or having at least a partial diamond coating.
  • the diamond coating 20 of the stationary seal ring 2 serves as a second electrode.
  • a voltage source 13 is arranged between the first electrode 12 and the second electrode.
  • a hydrous composition introduced between the first electrode 12 and the second electrode diamond coating 21 is electrolyzed, and OH radicals are formed. These and / or reaction products thereof then come into contact with the diamond coatings 20, 21 and occupy free surface positions of the diamond lattice there.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)

Abstract

The invention relates to an axial face seal arrangement comprising: - a rotating sliding ring (2) that has a first sliding surface (40); - a stationary sliding ring (3) that has a second sliding surface (41), the two sliding rings defining a sealing gap (4) therebetween; and - an OH radical production device (5) which supplies OH radicals; - the produced OH radicals and/or reaction products thereof can be brought in contact with the sliding surfaces (40, 41).

Description

Gleitringdichtungsanordnung mit OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung  Mechanical seal assembly with OH radical generating device
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleitringdichtungsanordnung mit einem rotierenden Gleitring und einem stationären Gleitring sowie einer OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Gleitringdichtungsanordnung und eine Verwendung einer OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung zur Erniedrigung eines Reibwertes einer Gleitringdichtungsanordnung. The present invention relates to a mechanical seal assembly comprising a rotating seal ring and a stationary seal ring and an OH radical generating device. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a mechanical seal assembly and a use of an OH radical generating device for lowering a coefficient of friction of a mechanical seal assembly.
Gieitringdichtungsanordnungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, Gleitringe von Gleitringdichtungen mit einer Diamantbeschichtung zu versehen, (vergleiche DE 202007016868 U1 ). Ferner offenbart die US 2010/0061676 A1 eine Gleitringdichtung mit einer DLC-Beschichtung mit reinem Wasser als Gleitschmiermittel. Gieitringdichtungsanordnungen are known from the prior art in different configurations. For example, it is known to provide slide rings of mechanical seals with a diamond coating, (see DE 202007016868 U1). Furthermore, US 2010/0061676 A1 discloses a mechanical seal with a pure water DLC coating as a sliding lubricant.
Diamantbeschichtete Gleitringe weisen eine sehr hohe Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb und damit eine besonders lange Lebensdauer auf. Nachteilig an diamantbeschichteten Gleitflächen ist, dass sie eine gewisse Oberflächenrauigkeit aufweisen, die die Gleiteigenschaften der Gleitringdichtung reduziert und einen Reibwert (Reibungszahl) erhöht. Diamond-coated sliding rings have a very high resistance to abrasion and thus a particularly long life. A disadvantage of diamond-coated sliding surfaces is that they have a certain surface roughness, which reduces the sliding properties of the mechanical seal and increases a coefficient of friction (coefficient of friction).
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gleitringdichtungsanordnung mit dauerhaft stabilen Gleitflächen mit niedriger Oberflächenrauheit bereitzustellen, welche sich durch einen einfachen Aufbau sowie eine einfache und kostengünstige Herstellbarkeit auszeichnet. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Gleitringdichtungsanordnung bereitzustellen, durch das die Gleiteigenschaften der Gleitringdichtungsanordnung optimiert werden können. Ebenfalls ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Verwendung einer OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung anzugeben. It is therefore an object of the present invention to provide a mechanical seal assembly with durable stable sliding surfaces with low surface roughness, which is characterized by a simple structure and a simple and inexpensive to manufacture. It is another object of the present invention to provide a method of operating a mechanical seal assembly by which the sliding properties of the mechanical seal assembly can be optimized. It is also an object of the present invention to provide a use of an OH radical generating device.
Diese Aufgaben werden durch eine Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , ein Verfahren zum Betreiben einer Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 11 sowie eine Verwendung einer OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung nach Anspruch 16, gelöst. These objects are achieved by a mechanical seal assembly having the features of claim 1, a method of operating a mechanical seal assembly according to claim 11 and a use of an OH radical generating apparatus according to claim 16.
Die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung umfasst einen rotierenden Gleitring mit einer ersten Gleitfläche und einen stationären Gleitring mit einer zweiten Gleitfläche. Zwischen den beiden Gleitflächen ist ein Dichtspalt definiert. Die Gleitringdichtungsanordnung umfasst ferner eine OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung, die OH-Radikale erzeugt und bereitstellt, die mit den Gleitflächen in Kontakt bringbar sind. Durch den Kontakt der OH-Radikale mit den Gleitflächen lagern sich die OH-Radikale bei Betrieb der Gleitringdichtungsanordnung an freien Oberflächen-Bindungsplätzen des Materials der Gleitflächen an und reduzieren so die Adhäsion der Gleitflächen im Kontakt und damit eine Reibungszahl bzw. einen Reibwert der Gleitflächen. OH-Radikale sind sehr kurzlebig, weisen daher nur eine sehr geringe Halbwertszeit auf und reagieren, sofern sie nicht vorher an freie Oberflächen-Bindungsplätze des Gleitflächenmaterials binden, unter Bildung von Reaktionsprodukten der OH- Radikale weiter. Die aus den erzeugten OH-Radikalen entstehenden Reaktionsprodukte sind ebenfalls in der Lage, Oberflächen-Bindungsplätze des Materials der Gleitflächen abzusättigen, so dass auch auf diese Weise eine Reduzierung der Adhäsion und des Reibwertes der Gleitflächen erzielt werden kann. Kurze Transportwege von der OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung zu den Gleitflächen begünstigen dabei eine AbSättigung der freien Bindungskapazitäten des Gleitflächenmaterials mit OH-Radikalen, während größere Transportwege eine Absättigung durch Reaktionsprodukte der OH-Radikale fördern. The mechanical seal assembly according to the invention comprises a rotating sliding ring with a first sliding surface and a stationary sliding ring with a second sliding surface. Between the two sliding surfaces, a sealing gap is defined. The mechanical seal assembly further includes an OH radical generating device that generates and provides OH radicals that are contactable with the sliding surfaces. By contact of the OH radicals with the sliding surfaces, the OH radicals accumulate during operation of the mechanical seal assembly on free surface bonding sites of the material of the sliding surfaces and thus reduce the adhesion of the sliding surfaces in contact and thus a coefficient of friction or a coefficient of friction of the sliding surfaces. OH radicals are very short-lived, therefore have only a very short half-life and, unless they previously bind to free surface binding sites of Gleitflächenmaterials continue to form reaction products of the OH radicals on. The resulting from the generated OH radicals Reaction products are also able to saturate surface bonding sites of the material of the sliding surfaces, so that in this way a reduction of the adhesion and the coefficient of friction of the sliding surfaces can be achieved. Short transport paths from the OH radical generating device to the sliding surfaces thereby promote a saturation of the free binding capacities of the sliding surface material with OH radicals, while larger transport paths promote saturation by reaction products of the OH radicals.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. The dependent claims show preferred developments of the invention.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens eine Gleitfläche der Gleitringdichtungsanordnung eine Diamantbeschichtung aufweist und die erzeugten OH-Radikale und/oder Reaktionsprodukte davon mit der Diamantbeschichtung in Kontakt bringbar sind. Diamantbeschichtungen zeichnen sich durch eine besonders hohe Verschleißbeständigkeit aus und erhöhen damit die Haltbarkeit der Gleitringdichtungsanordnung. Die Diamantbeschichtung ist aus sp3- hybridisierten Kohlenstoffatomen gebildet. Üblicherweise sind die Oberflächenbindungsplätze der Diamantgitterstruktur nach dem Beschichten durch Wasserstoffatome gesättigt. Beim Betrieb der Gleitringdichtungsanordnung, und insbesondere beim Beginn des Drehvorganges des rotierenden Gleitringes, also beim Start der Gleitringdichtungsanordnung, können durch einen Abrieb der Oberfläche der Diamantbeschichtung freie Bindungsplätze im Diamantgitter entstehen. Diese sind, sofern sie nicht abgesättigt werden, im Hinblick auf einen niedrigen Reibwert, nachteilig. Durch in Kontaktbringen der durch die OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung erzeugten OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte mit der Diamantbeschichtung, werden die Oberflächenbindungsplätze des Diamantgitters durch OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte besetzt und das sp3-Kohlenstoffgitter abgesättigt. Dies verringert die Adhäsionskräfte und erniedrigt den Reibwert zwischen den Gleitflächen. An advantageous development of the invention provides that at least one sliding surface of the mechanical seal assembly has a diamond coating and the generated OH radicals and / or reaction products thereof can be brought into contact with the diamond coating. Diamond coatings are characterized by a particularly high wear resistance and thus increase the durability of the mechanical seal assembly. The diamond coating is formed from sp 3 -hybridized carbon atoms. Usually, the surface bonding sites of the diamond lattice structure are saturated after being coated by hydrogen atoms. During operation of the mechanical seal assembly, and in particular at the beginning of the rotation of the rotating seal ring, so at the start of the mechanical seal assembly can be created by abrasion of the surface of the diamond coating free binding sites in the diamond lattice. These are, if they are not saturated, in view of a low coefficient of friction, disadvantageous. By contacting the OH radicals generated by the OH radical generating device and / or their reaction products with the diamond coating, the surface bonding sites of the diamond lattice are occupied by OH radicals and / or their reaction products and the SP 3 carbon lattice is saturated. This reduces the adhesion forces and lowers the coefficient of friction between the sliding surfaces.
Zur Verbesserung der Diffusion der OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte an die freien Oberflächenbindungsplätze des Diamant-Kristallgitters ist die OH- Radikal-Erzeugungsvorrichtung in einer Umgebung des Dichtspalts angeordnet und die erzeugten OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte sind in der Lage, in den Dichtspalt einzudringen. Hierdurch wird zudem bereits bei Inbetriebnahme der Gleitringdichtungsanordnung ohne wesentliche zeitliche Verzögerung ein Überschuss an OH-Radikalen bereitgestellt, die selbst und/oder deren Reaktionsprodukte freie Bindungsplätze an der diamantbeschichteten Gleitfläche besetzen. To enhance the diffusion of the OH radicals and / or their reaction products to the free surface bond sites of the diamond crystal lattice, the OH radical generating device is disposed in an environment of the seal gap and the generated OH radicals and / or their reaction products are capable of in to penetrate the sealing gap. As a result, an excess of OH radicals, which themselves and / or their reaction products occupy vacant binding sites on the diamond-coated sliding surface, is provided even when the mechanical seal assembly is put into operation without significant time delay.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung innerhalb eines abzudichtenden Bereichs oder außerhalb eines abzudichtenden Bereichs (Umgebungsbereich) angeordnet, da somit die durch die OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung bereitgestellten OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte nur eine sehr kurze Wegstrecke zurücklegen müssen um an die im Dichtspalt vorhandenen Oberflächeng itterplätze des Diamantgitters zu gelangen, wodurch die Ausbildung von Gleitflächen mit niedriger Adhäsionsneigung erleichtert wird. According to an advantageous further development, the OH radical generating device is arranged within a region to be sealed or outside a region to be sealed (surrounding region), since thus the OH radicals provided by the OH radical generating device and / or their reaction products travel only a very short distance In order to get to the present in the sealing gap Oberflächeng itterplätze the diamond grating, whereby the formation of sliding surfaces with low adhesion tendency is facilitated.
Zur Verbesserung der Versorgung der Gleitringdichtungsanordnung mit OH- Radikalen und/oder deren Reaktionsprodukteumfasst die OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung eine Diamantzelle. Eine Diamantzelle im Sinne der Erfindung ist eine Anordnung von zwei als Elektroden wirkenden Diamantflächen, zwischen die eine wasserhaltige Zusammensetzung eingebracht und eine Spannung angelegt werden kann, so dass das Wasser elektrolysiert und OH-Radikale erzeugt werden. To enhance the supply of the OH-ring seal assembly and / or its reaction products, the OH radical generator comprises a diamond cell. A diamond cell in the sense of the invention is an arrangement of two diamond surfaces acting as electrodes, between which a water-containing composition can be introduced and a voltage applied, so that the water is electrolyzed and OH radicals are generated.
Vorteilhaft weist die erste Gleitfläche eine erste Diamantbeschichtung und/oder die zweite Gleitfläche eine zweite Diamantbeschichtung auf. Somit können die Gitterplätze der Oberflächen der jeweiligen Gleitflächen mit OH-Radikalen und/oder deren Reaktionsprodukte belegt und eine Reibungszahl bzw. ein Reibwert zwischen den Gleitflächen minimiert werden. Eine Reibungszahl zwischen den Gleitflächen ist dann besonders niedrig, wenn sowohl die erste als auch die zweite Gleitfläche eine Diamantbeschichtung aufweist. Advantageously, the first sliding surface has a first diamond coating and / or the second sliding surface has a second diamond coating. Thus, the lattice sites of the surfaces of the respective sliding surfaces can be coated with OH radicals and / or their reaction products and a coefficient of friction between the sliding surfaces can be minimized. A coefficient of friction between the sliding surfaces is particularly low if both the first and the second sliding surface has a diamond coating.
Weiter vorteilhaft umfasst die Diamantzelle eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, wobei die erste Elektrode durch eine Diamantbeschichtung einer Gleitfläche gebildet wird. Die OH-Radikale werden damit in direkter Umgebung der diamantbeschichteten Gleitfläche gebildet, können dort sofort Oberflächeng itterplätze besetzen und die Adhäsionsneigung dieser Diamantbeschichtung verringern. Ferner wird der strukturelle Aufbau der erfindungsgemäßen Gleitringdichtungsanordnung vereinfacht und eine Absättigung des Gleitflächenmaterials mit OH-Radikalen anstelle von Reaktionsprodukten davon begünstigt. Further advantageously, the diamond cell comprises a first electrode and a second electrode, wherein the first electrode is formed by a diamond coating of a sliding surface. The OH radicals are thus formed in the immediate vicinity of the diamond-coated sliding surface, where they can immediately surface contact areas and reduce the adhesion tendency of this diamond coating. Furthermore, the structural design of the mechanical seal assembly of the invention is simplified and favors saturation of the sliding surface material with OH radicals instead of reaction products thereof.
Vorzugsweise umfasst die Diamantzelle eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode, wobei die erste Elektrode durch die erste Diamantbeschichtung der ersten Gleitfläche und die zweite Elektrode durch die zweite Diamantbeschichtung der zweiten Gleitfläche gebildet wird. Hierdurch kann auf das Vorsehen einer separaten, externen Diamantfläche als Elektrode und vielmehr auf eine zusätzliche, externe OH- Radikal-Erzeugungsvorrichtung, verzichtet werden, was den strukturellen Aufbau der erfindungsgemäßen Gleitringdichtungsanordnung weiter vereinfacht und eine direkte Absättigung der freien Oberflächen-Bindungsplätze mit OH-Radikalen fördert. Preferably, the diamond cell comprises a first electrode and a second electrode, wherein the first electrode is formed by the first diamond coating of the first sliding surface and the second electrode by the second diamond coating of the second sliding surface. This eliminates the provision of a separate, external diamond surface as an electrode, and rather an additional, external OH radical generating device, which further simplifies the structural design of the mechanical seal assembly of the present invention and direct saturation of the free surface bond sites with OH radicals promotes.
Um die Gleiteigenschaften der erfindungsgemäßen Gleitringdichtungsanordnung weiter zu optimieren, umfasst die Gleitringdichtungsanordnung ferner eine Sperrfluidvorrichtung, die ein Sperrfluid zum Dichtspalt führt, wobei die OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung in einem Sperrfluidpfad angeordnet ist, über welchen das Sperrfluid zum Dichtspalt führbar ist. Somit wird zudem eine schnelle und gleichmäßige Verteilung der OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte auf die freien Oberflächeng itterplätze der Diamantbeschichtung gefördert. Das Sperrfluid ist insbesondere eine wasserhaltige Zusammensetzung, vorzugsweise reines Wasser, das zur Erzeugung und zum Transport der OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte betträgt. In order to further optimize the sliding properties of the mechanical seal assembly according to the invention, the mechanical seal assembly further comprises a barrier fluid device that directs a barrier fluid to the sealing gap, wherein the OH radical generating device is disposed in a barrier fluid path over which the barrier fluid is passable to the sealing gap. Thus, in addition, a rapid and uniform distribution of the OH radicals and / or their reaction products on the free Oberflächeng itterplätze the diamond coating is promoted. The barrier fluid is in particular a water-containing composition, preferably pure water, which contributes to the generation and transport of the OH radicals and / or their reaction products.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Betreiben einer Gleitringdichtungsanordnung beschrieben. Die Gleitringdichtungsanordnung umfasst einen rotierenden Gleitring mit einer ersten Gleitfläche und einen stationären Gleitring mit einer zweiten Gleitfläche, welche zwischen sich einen Dichtspalt begrenzen und eine OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung. Also according to the invention, a method for operating a mechanical seal assembly is described. The mechanical seal assembly comprises a rotating slip ring having a first sliding surface and a stationary sliding ring having a second sliding surface defining therebetween a sealing gap and an OH radical generating device.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Schritte: The process according to the invention is characterized by the steps:
- Erzeugen von OH-Radikalen mittels der OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung und - in Kontakt bringen der OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte mit den Gleitflächen gekennzeichnet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach und damit kostengünstig umsetzbar und gewährleistet einen dauerhaft stabilen und verschleißarmen Betrieb einer Gleitringdichtungsanordnung mit sehr guten Gleiteigenschaften. Durch die erfindungswesentlichen Schritte des Erzeugens von OH-Radikalen mittels der OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung und des in Kontaktbringens der OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte mit den Gleitflächen wird die Adhäsion zwischen den Gleitflächen reduziert, und die Reibungszahl bzw. der Reibwert zwischen den Gleitflächen verringert, was sich positiv auf die Haltbarkeit der Gleitringdichtungsanordnung auswirkt, da damit auch der Verschleiß minimiert wird. Die Reaktionsprodukte der OH-Radikale sind vorzugsweise Ozon und/oder Wasserstoffperoxid. - generating OH radicals by means of the OH radical generating device and - In contact bringing the OH radicals and / or their reaction products with the sliding surfaces. The inventive method is simple and therefore inexpensive to implement and ensures a durable stable and low-wear operation of a mechanical seal assembly with very good sliding properties. By the essential to the invention steps of generating OH radicals by means of the OH radical generating device and contacting the OH radicals and / or their reaction products with the sliding surfaces, the adhesion between the sliding surfaces is reduced, and the coefficient of friction between the Sliding surfaces reduced, which has a positive effect on the durability of the mechanical seal assembly, since thus the wear is minimized. The reaction products of the OH radicals are preferably ozone and / or hydrogen peroxide.
Die für die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung beschriebenen Vorteile, vorteilhaften Effekte und Weiterbildungen finden auch Anwendung auf das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Gleitringdichtungsanordnung. Ferner eignet sich das vorstehend beschriebene Verfahren zum Betreiben der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Gleitringdichtungsanordnung. The advantages, advantageous effects and developments described for the mechanical seal assembly according to the invention are also applicable to the method according to the invention for operating a mechanical seal arrangement. Furthermore, the method described above is suitable for operating the above-described mechanical seal assembly according to the invention.
Vorzugsweise ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gleitfläche eine Diamantbeschichtung aufweist und die OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte mit der Diamantbeschichtung in Kontakt gebracht werden. Die Diamantbeschichtung der Gleitflächen erhöht die Verschleißbeständigkeit der Gleitflächen. Wie vorstehend bereits beschrieben, werden durch das in Kontaktbringen der Diamantbeschichtung mit den durch die OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung erzeugten OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte freie Oberflächenbindungsplätze im Kristallgitter der Diamantstruktur besetzt, wodurch die Adhäsionsneigung der Diamantbeschichtung und damit auch ein Reibwert und/oder Verschleiß zwischen den Gleitflächen reduziert werden. Um den strukturellen Aufbau der Gleitringdichtungsanordnung und damit auch ihren Betrieb zu vereinfachen weist die OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung eine Diamantzelle mit zwei Elektroden auf. Preferably, the method is characterized in that at least one sliding surface has a diamond coating and the OH radicals and / or their reaction products are brought into contact with the diamond coating. The diamond coating of the sliding surfaces increases the wear resistance of the sliding surfaces. As already described above, by contacting the diamond coating with the OH radicals generated by the OH radical generating device and / or their reaction products, free surface binding sites in the crystal lattice of the diamond structure are occupied, whereby the adhesion tendency of the diamond coating and thus also a coefficient of friction and / or or wear between the sliding surfaces can be reduced. In order to simplify the structural design of the mechanical seal assembly and thus also its operation, the OH radical generating device has a diamond cell with two electrodes.
Vorteilhafterweise wird dabei mindestens eine Diamantbeschichtung einer Gleitfläche als eine Elektrode der Diamantzelle verwendet. Advantageously, at least one diamond coating of a sliding surface is used as an electrode of the diamond cell.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch eine Verwendung einer OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung angegeben, die darauf gerichtet ist, eine Erniedrigung eines Reibwertes einer Gleitringdichtungsanordnung herbeizuführen. Hierzu umfasst die Gleitringdichtungsanordnung einen rotierenden Gleitring mit einer ersten Gleitfläche und einen stationären Gleitring mit einer zweiten Gleitfläche, welche zwischen sich einen Dichtspalt begrenzen, wobei mindestens eine Gleitfläche eine Diamantbeschichtung aufweist. Also in accordance with the invention, there is also provided a use of an OH radical generating device which is directed to bring about a lowering of a coefficient of friction of a mechanical seal assembly. For this purpose, the mechanical seal assembly comprises a rotating sliding ring with a first sliding surface and a stationary sliding ring with a second sliding surface, which define between them a sealing gap, wherein at least one sliding surface has a diamond coating.
Vorzugsweise ist die Verwendung dadurch gekennzeichnet, dass die OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung eine Diamantzelle mit zwei Elektroden aufweist und mindestens eine Diamantbeschichtung einer Gleitfläche als eine Elektrode verwendet wird. Preferably, the use is characterized in that the OH radical generating device comprises a diamond cell having two electrodes, and at least one diamond coating of a sliding surface is used as an electrode.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben. Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
In den Zeichnungen ist: In the drawings:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 is a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to a first embodiment of the invention,
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 2 is a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to a second embodiment of the invention,
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung und Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf Figuren 1 bis 4 Gleitringdichtungsanordnungen gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung im Detail beschrieben. 3 is a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to a third embodiment of the invention; and FIG. 4 is a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to a fourth embodiment of the invention. Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 4, mechanical seal assemblies according to preferred embodiments of the invention will be described in detail.
Figur 1 zeigt schematisch eine Gleitringdichtungsanordnung 1 , beispielsweise für eine Kraftwerksspeisepumpe, umfassend einen rotierenden Gleitring 2 und einen stationären Gleitring 3. Zwischen den beiden Gleitringen 2, 3 ist in bekannter Weise ein Dichtspalt 4 ausgebildet. Figure 1 shows schematically a mechanical seal assembly 1, for example, for a power plant feed pump, comprising a rotating seal ring 2 and a stationary seal ring 3. Between the two slip rings 2, 3, a sealing gap 4 is formed in a known manner.
Der rotierende Gleitring 2 ist über ein Mitnehmerelement 7 mit einer Welle 8 verbunden. The rotating seal ring 2 is connected via a driver element 7 with a shaft 8.
Der stationäre Gleitring 3 ist an einem Gehäuse 6 fixiert. The stationary seal ring 3 is fixed to a housing 6.
Die Gleitringdichtungsanordnung 1 dichtet dabei ein durch, beispielsweise eine Kraftwerksspeisepumpe, zu förderndes Medium , in einem abzudichtenden Bereich 9 gegenüber der Umgebung 10, die einen Bereich außerhalb des abzudichtenden Bereichs darstellt, ab. Das Medium ist in diesem Ausführungsbeispiel eine wasserhaltige Zusammensetzung, vorzugsweise reines Wasser. In this case, the mechanical seal assembly 1 seals a medium to be conveyed, for example a power plant feed pump, in a region 9 to be sealed off from the environment 10, which represents an area outside the region to be sealed off. The medium in this embodiment is a hydrous composition, preferably pure water.
Der rotierende Gleitring 2 und der stationäre Gleitring 3 sind entsprechend mit einer ersten Diamantbeschichtung 20 und einer zweiten Diamantbeschichtung 21 , versehen. Die Diamantbeschichtungen schützen dabei das Grundmaterial der Gleitringe 2, 3 vor Verschleiß. Es sind jeweils die erste Gleitfläche 40 des ersten Gleitrings, also des rotierenden Gleitrings 2 und die zweite Gleitfläche 41 des zweiten Gleitrings, also des stationären Gleitrings 3, mit Diamant beschichtet. The rotating seal ring 2 and the stationary seal ring 3 are respectively provided with a first diamond coating 20 and a second diamond coating 21. The diamond coatings protect the base material of the slip rings 2, 3 from wear. In each case, the first sliding surface 40 of the first sliding ring, that is to say of the rotating sliding ring 2 and the second sliding surface 41 of the second sliding ring, ie of the stationary sliding ring 3, are coated with diamond.
Die Gleitringdichtungsanordnung 1 weist ferner eine OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung 5 auf. Die OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung 5 ist in dieser Ausführungsform innerhalb des abzudichtenden Bereichs 9 am Gehäuse 6 des stationären Gleitrings 3 angeordnet. Die OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung 5 ist ausgebildet, um mittels Wasser OH-Radikale bereitzustellen. Von der OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung 5 gelangen die OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte an die Diamantbeschichtungen 20, 21 und lagern sich an freien Oberflächenplätzen der Gitterstruktur der Diamantbeschichtungen 20, 21 der Gleitflächen 40, 41 an. Dadurch wird die Adhäsionsneigung der Gleitflächen 40, 41 , und somit auch der Reibwert zwischen den Gleitflächen 40, 41 , erniedrigt. The mechanical seal assembly 1 further includes an OH radical generating device 5. The OH radical generating device 5 is disposed within the sealed portion 9 on the housing 6 of the stationary seal ring 3 in this embodiment. The OH radical generating device 5 is configured to provide OH radicals by means of water. From the OH radical generating device 5, the OH radicals and / or their reaction products reach the diamond coatings 20, 21 and are deposited on free Surface locations of the lattice structure of the diamond coatings 20, 21 of the sliding surfaces 40, 41 at. As a result, the adhesion tendency of the sliding surfaces 40, 41, and thus also the coefficient of friction between the sliding surfaces 40, 41, is lowered.
Die OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung 5 ist durch eine Diamantzelle gebildet, die zwei Diamantflächen, die als Elektroden ausgebildet sind, umfasst, zwischen die eine wasserhaltige Zusammensetzung eingebracht und eine Spannung angelegt wird. Durch die angelegte Spannung wird das enthaltene Wasser elektrolysiert und bildet OH-Radikale. Die OH-Radikale können, sofern sie nicht vorher an freie Bindungskapazitäten der Diamantbeschichtungen 20, 21 der Gleitflächen 40, 41 binden, zu Reaktionsprodukten, und insbesondere zu Ozon und/oder Wasserstoffperoxid weiterreagieren. Die Reaktionsprodukte der durch die OH- Radikal-Erzeugungsvorrichtung 5 erzeugten OH-Radikale können ebenfalls an freie Oberflächen-Bindungsplätze der Diamantbeschichtungen 20, 21 der Gleitflächen 40, 41 binden und tragen somit zur Reduzierung des Reibwertes der Gleitflächen 40, 41 bei. The OH radical generating device 5 is formed by a diamond cell comprising two diamond surfaces formed as electrodes, between which a hydrous composition is introduced and a voltage is applied. Due to the applied voltage, the water contained is electrolyzed and forms OH radicals. Unless they previously bind to free bonding capacities of the diamond coatings 20, 21 of the sliding surfaces 40, 41, the OH radicals can react further to reaction products, and in particular to ozone and / or hydrogen peroxide. The reaction products of the OH radicals generated by the OH radical generating device 5 can also bind to free surface bonding sites of the diamond coatings 20, 21 of the sliding surfaces 40, 41 and thus contribute to reducing the coefficient of friction of the sliding surfaces 40, 41.
Es sei angemerkt, dass sowohl die Diamantbeschichtung 20 des ersten Gleitrings 2 als auch die Diamantbeschichtung 21 des zweiten Gleitrings 3 als Elektrode der OH- Radikal-Erzeugungsvorrichtung 5 vorgesehen sein kann. Weiter alternativ ist es möglich, dass die beiden Diamantbeschichtungen 20, 21 der Gleitringe 2, 3 als je eine Elektrode der OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung 5 ausgebildet sind. It should be noted that both the diamond coating 20 of the first slide ring 2 and the diamond coating 21 of the second slide ring 3 may be provided as the electrode of the OH radical generating device 5. Further alternatively, it is possible that the two diamond coatings 20, 21 of the slip rings 2, 3 are each formed as one electrode of the OH radical generating device 5.
Figur 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiei der Erfindung. Im Unterschied zu der Gleitringdichtungsanordnung 1 aus Figur 1 ist die OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung 5 hier außerhalb eines abzudichtenden Bereichs 9, nämlich in der Umgebung 10 angeordnet. Auch hier gelangen die OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte sehr leicht an die Diamantbeschichtungen 20, 21 der Gleitringe 2, 3, da die OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung 5 am Gehäuse nahe dem Dichtspalt 4 angeordnet ist. Figure 2 shows a schematic sectional view of a mechanical seal assembly 1 according to a second Ausführungsbeispiei of the invention. In contrast to the mechanical seal arrangement 1 from FIG. 1, the OH radical generating device 5 is arranged outside a region 9 to be sealed, namely in the environment 10. Again, the OH radicals and / or their reaction products very easily reach the diamond coatings 20, 21 of the slip rings 2, 3, since the OH radical generating device 5 is arranged on the housing near the sealing gap 4.
Figur 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu den Gleitringdichtungsanordnungen 1 aus den Figuren 1 und 2, weist die hier gezeigte Gleitringdichtungsanordnung einen Sperrfluidpfad 11 auf, der ein Sperrfluid F zum Dichtspalt 4 führt. Das Sperrfluid 11 dichtet die Umgebung 10 gegen das Medium im abzudichtenden Bereich 9 ab. Ferner ist die OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung 5 in dem Sperrfluidpfad 11 angeordnet. Die durch die OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung 5 erzeugten OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte können so sehr leicht durch das Sperrfluid F aufgenommen und direkt zum Dichtspalt 4 transportiert werden, wo sie wiederum in Kontakt mit den Diamantbeschichtungen 20, 21 der Gleitringe 2, 3 gelangen. Figure 3 shows a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to a third embodiment of the invention. Unlike the Mechanical seal assemblies 1 of Figures 1 and 2, the mechanical seal assembly shown here has a barrier fluid path 11, which leads a barrier fluid F to the sealing gap 4. The barrier fluid 11 seals the environment 10 against the medium in the area to be sealed 9. Further, the OH radical generating device 5 is disposed in the barrier fluid path 11. The OH radicals generated by the OH radical generating device 5 and / or their reaction products can be taken up very easily by the barrier fluid F and transported directly to the sealing gap 4, where they in turn are in contact with the diamond coatings 20, 21 of the slip rings 2, 3 arrive.
Figur 4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Gleitringdichtungsanordnung 1 ist der aus Figur 1 ähnlich, umfasst jedoch femer eine erste Elektrode 12, die aus Diamant gebildet ist oder mindestens eine teilweise Diamantbeschichtung aufweist. In dieser Ausführungsform dient die Diamantbeschichtung 20 des stationären Gleitrings 2 als zweite Elektrode. Zwischen der ersten Elektrode 12 und der zweiten Elektrode ist eine Spannungsquelle 13 angeordnet. In dieser, Diamantzelle genannten, Anordnung wird beim Anlegen einer Spannung eine zwischen der ersten Elektrode 12 und der als zweiter Elektrode wirkenden Diamantbeschichtung 21 eingebrachte wasserhaltige Zusammensetzung elektrolysiert und es werden OH-Radikale gebildet. Diese und/oder Reaktionsprodukte davon gelangen sodann in Kontakt mit den Diamantbeschichtungen 20, 21 und besetzen dort freie Oberflächenplätze des Diamantgitters. Figure 4 shows a schematic sectional view of a mechanical seal assembly according to a fourth embodiment of the invention. The mechanical seal assembly 1 is similar to that of Figure 1, but further includes a first electrode 12 formed of diamond or having at least a partial diamond coating. In this embodiment, the diamond coating 20 of the stationary seal ring 2 serves as a second electrode. Between the first electrode 12 and the second electrode, a voltage source 13 is arranged. In this arrangement, called a diamond cell, when a voltage is applied, a hydrous composition introduced between the first electrode 12 and the second electrode diamond coating 21 is electrolyzed, and OH radicals are formed. These and / or reaction products thereof then come into contact with the diamond coatings 20, 21 and occupy free surface positions of the diamond lattice there.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
Gleitringdichtungsanordnung The mechanical seal assembly
rotierender Gleitring rotating seal ring
stationärer Gleitring stationary sliding ring
Dichtspalt  sealing gap
OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung OH-radical-generating device
Gehäuse casing
Mitnehmerelement  dogging
Welle  wave
abzudichtender Bereich  sealed area
Umgebung  Surroundings
Sperrfluidpfad  Barrier fluid path
erste Elektrode first electrode
Spannungsquelle  voltage source
erste Diamantbeschichtung first diamond coating
zweite Diamantbeschichtung second diamond coating
erste Gleitfläche first sliding surface
zweite Gleitfläche second sliding surface
Sperrfluid  barrier fluid

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Gleitringdichtungsanordnung umfassend: 1. Mechanical seal arrangement comprising:
- einen rotierenden Gleitring (2) mit einer ersten Gleitfläche (40) und einen stationären Gleitring (3) mit einer zweiten Gleitfläche (41 ), welche zwischen sich einen Dichtspalt (4) begrenzen und - a rotating seal ring (2) with a first sliding surface (40) and a stationary seal ring (3) with a second sliding surface (41), which delimit a sealing gap (4) between them and
- eine OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung (5), welche OH-Radikale bereitstellt, - an OH radical generating device (5), which provides OH radicals,
- wobei die erzeugten OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte mit den Gleitflächen (40, 41) in Kontakt bringbar sind. - Wherein the OH radicals generated and/or their reaction products can be brought into contact with the sliding surfaces (40, 41).
2. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gleitfläche (40, 41) eine Diamantbeschichtung (20, 21 ) aufweist und die erzeugten OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte mit der Diamantbeschichtung (20, 21 ) in Kontakt bringbar ist. 2. Mechanical seal arrangement according to claim 1, characterized in that at least one sliding surface (40, 41) has a diamond coating (20, 21) and the OH radicals generated and / or their reaction products can be brought into contact with the diamond coating (20, 21). .
3. Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung (5) in einer Umgebung des Dichtspalts (4) angeordnet ist und die erzeugten OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte in der Lage sind, in den Dichtspalt (4) einzudringen. 3. Mechanical seal arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the OH radical generating device (5) is arranged in an environment of the sealing gap (4) and the generated OH radicals and / or their reaction products are able to to penetrate the sealing gap (4).
4. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung (5) innerhalb eines abzudichtenden Bereichs oder eines Umgebungsbereichs (10) angeordnet ist. 4. Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the OH radical generating device (5) is arranged within an area to be sealed or an surrounding area (10).
5. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung (5) eine Diamantzelie umfasst. 5. Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the OH radical generating device (5) comprises a diamond cell.
6. Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gleitfläche (40) eine erste 6. Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the first sliding surface (40) is a first
Diamantbeschichtung (20) und die zweite Gleitfläche (41 ) eine zweite Diamantbeschichtung (21) aufweist. Diamond coating (20) and the second sliding surface (41) has a second diamond coating (21).
Gleitringdichtungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantzelle eine erste Elektrode (12) und eine zweite Elektrode umfasst, wobei die erste Elektrode (12) durch eine Diamantbeschichtung (20, 21) der Gleitflächen (40, 41) gebildet wird. Mechanical seal arrangement according to claim 5 or 6, characterized in that the diamond cell comprises a first electrode (12) and a second electrode, the first electrode (12) being formed by a diamond coating (20, 21) of the sliding surfaces (40, 41).
Gleitringdichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantzelle eine erste Elektrode (12) und eine zweite Elektrode umfasst, wobei die erste Elektrode (12) durch die erste Diamantbeschichtung (20) der ersten Gleitfläche (40) und die zweite Elektrode durch die zweite Diamantbeschichtung (21 ) der zweiten Gleitfläche (41 ) gebildet wird. Mechanical seal arrangement according to one of claims 5 to 7, characterized in that the diamond cell comprises a first electrode (12) and a second electrode, the first electrode (12) being through the first diamond coating (20) of the first sliding surface (40) and the second Electrode is formed by the second diamond coating (21) of the second sliding surface (41).
Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, femer umfassend eine Sperrfluidvorrichtung, die ein Sperrfluid (F) zum Dichtspalt (4) führt, wobei die OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung (5) in einem Sperrfluidpfad Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, further comprising a barrier fluid device which leads a barrier fluid (F) to the sealing gap (4), the OH radical generating device (5) being in a barrier fluid path
(11 ) angeordnet ist, über welchen das Sperrfluid (F) zum Dichtspalt (4) führbar ist. (11) is arranged, via which the barrier fluid (F) can be guided to the sealing gap (4).
Gleitringdichtungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsprodukte der erzeugten OH- Radikale Ozon und/oder Wasserstoffperoxid sind. Mechanical seal arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the reaction products of the OH radicals generated are ozone and/or hydrogen peroxide.
Verfahren zum Betreiben einer Gleitringdichtungsanordnung (1 ) umfassend einen rotierenden Gleitring (2) mit einer ersten Gleitfläche (40) und einen stationären Gleitring (3) mit einer zweiten Gleitfläche (41), welche zwischen sich einen Dichtspalt (4) begrenzen und eine OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung (5), wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Method for operating a mechanical seal arrangement (1) comprising a rotating seal ring (2) with a first sliding surface (40) and a stationary seal ring (3) with a second sliding surface (41), which delimit a sealing gap (4) between them and an OH Radical generating device (5), the method comprising the steps:
- Erzeugen von OH-Radikalen mittels der OH-Radikal- Erzeugungsvorrichtung (5) und - Generating OH radicals using the OH radical generating device (5) and
- in Kontakt bringen der OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte mit den Gleitflächen (40, 41). - bringing the OH radicals and/or their reaction products into contact with the sliding surfaces (40, 41).
12. Verfahren nach Anspruch , dadurch gekennzeichnet, dass ais Reaktionsprodukte der OH-Radikale Ozon und/oder Wasserstoffperoxid erzeugt werden. 12. The method according to claim, characterized in that ozone and/or hydrogen peroxide are produced as reaction products of the OH radicals.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gleitfläche (40, 41 ) eine Diamantbeschichtung (20, 21) aufweist und die OH-Radikale und/oder deren Reaktionsprodukte mit der Diamantbeschichtung (20, 21 ) in Kontakt gebracht werden. 13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that at least one sliding surface (40, 41) has a diamond coating (20, 21) and the OH radicals and / or their reaction products are brought into contact with the diamond coating (20, 21). become.
14. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung eine Diamantzelle mit zwei Elektroden aufweist. 14. The method according to claim one of claims 11 to 13, characterized in that the OH radical generation device has a diamond cell with two electrodes.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Diamantbeschichtung (20, 21 ) einer Gleitfläche (40, 41 ) als eine Elektrode der Diamantzelle verwendet wird. 15. The method according to claim 14, characterized in that at least one diamond coating (20, 21) of a sliding surface (40, 41) is used as an electrode of the diamond cell.
16. Verwendung einer OH-Radikal-Erzeugungsvorrichtung zur Erniedrigung eines Reibwertes einer Gleitringdichtungsanordnung (1 ), umfassend einen rotierenden Gleitring (2) mit einer ersten Gleitfläche (40) und einen stationären Gleitring (3) mit einer zweiten Gleitfläche (41 ), welche zwischen sich einen Dichtspalt (4) begrenzen, wobei mindestens eine Gleitfläche (40, 41) eine Diamantbeschichtung (20, 21 ) aufweist. 16. Use of an OH radical generation device for reducing a coefficient of friction of a mechanical seal arrangement (1), comprising a rotating seal ring (2) with a first sliding surface (40) and a stationary seal ring (3) with a second sliding surface (41), which is between limit a sealing gap (4), at least one sliding surface (40, 41) having a diamond coating (20, 21).
17. Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die OH- Radikal-Erzeugungsvorrichtung eine Diamantzelle mit zwei Elektroden aufweist und mindestens eine Diamantbeschichtung (20, 21 ) einer Gleitfläche (40, 41) als eine Elektrode verwendet wird. 17. Use according to claim 16, characterized in that the OH radical generation device has a diamond cell with two electrodes and at least one diamond coating (20, 21) of a sliding surface (40, 41) is used as an electrode.
PCT/EP2015/054013 2014-02-27 2015-02-26 Axial face seal arrangement comprising an oh radical production device WO2015128414A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014203569.4 2014-02-27
DE201410203569 DE102014203569B3 (en) 2014-02-27 2014-02-27 Mechanical seal assembly with OH radical generating device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015128414A1 true WO2015128414A1 (en) 2015-09-03

Family

ID=52447033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/054013 WO2015128414A1 (en) 2014-02-27 2015-02-26 Axial face seal arrangement comprising an oh radical production device

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014203569B3 (en)
WO (1) WO2015128414A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016223636B3 (en) * 2016-11-29 2018-05-17 Eagleburgmann Germany Gmbh & Co. Kg Mechanical seal assembly with minimal leakage
DE102021104106B3 (en) * 2021-02-22 2022-04-21 Eagleburgmann Germany Gmbh & Co. Kg Mechanical seal assembly with direct wear indicator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3634116A (en) * 1969-06-02 1972-01-11 Dow Corning Silicon-carbide-encased graphite articles and their production
EP1510594A2 (en) * 2003-08-21 2005-03-02 Nissan Motor Co., Ltd. Low-friction sliding member and low-friction sliding mechanism using same
EP2014748A1 (en) * 2006-04-28 2009-01-14 Nissan Motor Co., Ltd. Low-friction lubrication assembly
US20100061676A1 (en) * 2007-04-20 2010-03-11 Ebara Corporation bearing system or a sealing system using a carbon based sliding member
US20120127825A1 (en) * 2009-08-10 2012-05-24 Jgc Corporation Mechanical seal device and processing apparatus

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202007016868U1 (en) * 2007-12-04 2008-02-14 Burgmann Industries Gmbh & Co. Kg Sliding ring of a mechanical seal assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3634116A (en) * 1969-06-02 1972-01-11 Dow Corning Silicon-carbide-encased graphite articles and their production
EP1510594A2 (en) * 2003-08-21 2005-03-02 Nissan Motor Co., Ltd. Low-friction sliding member and low-friction sliding mechanism using same
EP2014748A1 (en) * 2006-04-28 2009-01-14 Nissan Motor Co., Ltd. Low-friction lubrication assembly
US20100061676A1 (en) * 2007-04-20 2010-03-11 Ebara Corporation bearing system or a sealing system using a carbon based sliding member
US20120127825A1 (en) * 2009-08-10 2012-05-24 Jgc Corporation Mechanical seal device and processing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014203569B3 (en) 2015-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2981746B1 (en) Mechanical seal arrangement having sliding surfaces of differing hardness
DE69821969T2 (en) PIEZOELECTRIC DRIVE OPERATING IN ELECTROLYTIC LIQUID
DE102010039008A1 (en) Rotor and manufacturing process for this purpose
DE102009013969A1 (en) sealing arrangement
WO2015128231A1 (en) Device comprising a movable component
DE112013000584T5 (en) Bearing housing of an exhaust gas turbocharger
DE3009810A1 (en) POETRY
EP2981744A1 (en) Piston ring having wear indication
WO2015128414A1 (en) Axial face seal arrangement comprising an oh radical production device
EP2988035A1 (en) Seal ring and its use
EP2192403A1 (en) Sensor
DE202018107062U1 (en) Radial shaft sealing device
EP2007985A1 (en) Pump, particularly for a hydraulic unit
DE102014206634A1 (en) Bearing assembly and washing machine with a bearing assembly
DE102009002631A1 (en) Piezoelectric actuator and microvalve with such
DE102006032996A1 (en) Electromechanical motor
DE102019201442A1 (en) Method for removing a hardness defect from a hardened raceway for rolling elements of a rolling bearing
DE2453645A1 (en) MEANS OF SEALING BETWEEN TWO MEMBERS LIMITED SPACES BY MUTUAL MOVEMENT
WO2005054522A1 (en) Method for the selective hardening of sealing surfaces
EP3499096A1 (en) Pressure-sensitive, frictionless sealing ring design
DE102010014970B4 (en) Electrode and method for electrochemical machining of a metallic bearing component
DE102005059563A1 (en) Dosing pump e.g. gear pump, for dosing liquid surface coating medium, has notch receiving sealing ring that forms static radial sealing at outer diameter of ring, where ring is sealed between outer diameter of ring and notch
DE102014220384A1 (en) High-pressure fuel pump and drive shaft
DE102018106728A1 (en) Device for compensation of changes in length in a pipeline
DE102021109281A1 (en) Rolling bearing, with an inner ring, an outer ring and rolling elements accommodated in between

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: 15707109

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: 15707109

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1