Gleitringdichtungenspielen in vielen verschiedenen Branchen eine sehr wichtige Rolle bei der Vermeidung von Leckagen. In der Schifffahrtsindustrie gibt es solchePumpen-Gleitringdichtungen, Gleitringdichtungen für rotierende Wellen. Und in der Öl- und Gasindustrie gibt es solchePatronen-Gleitringdichtungen,geteilte Gleitringdichtungen oder Trockengas-Gleitringdichtungen. In der Automobilindustrie gibt es Wasser-Gleitringdichtungen. Und in der chemischen Industrie gibt es Mischer-Gleitringdichtungen (Rührwerks-Gleitringdichtungen) und Kompressor-Gleitringdichtungen.
Abhängig von den unterschiedlichen Einsatzbedingungen ist eine mechanische Dichtungslösung mit unterschiedlichem Material erforderlich. Es gibt viele Arten von Materialien, die dabei verwendet werdenmechanische Wellendichtungen wie keramische Gleitringdichtungen, Kohlenstoff-Gleitringdichtungen, Silikonkarbid-Gleitringdichtungen,SSIC-Gleitringdichtungen undTC-Gleitringdichtungen.
Keramische Gleitringdichtungen
Keramische Gleitringdichtungen sind wichtige Komponenten in verschiedenen industriellen Anwendungen und sollen das Austreten von Flüssigkeiten zwischen zwei Oberflächen verhindern, beispielsweise einer rotierenden Welle und einem stationären Gehäuse. Diese Dichtungen werden wegen ihrer außergewöhnlichen Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Temperaturen hoch geschätzt.
Die Hauptaufgabe keramischer Gleitringdichtungen besteht darin, die Integrität der Ausrüstung aufrechtzuerhalten, indem sie Flüssigkeitsverluste oder Verunreinigungen verhindern. Sie werden in zahlreichen Branchen eingesetzt, darunter Öl und Gas, chemische Verarbeitung, Wasseraufbereitung, Pharmazeutik und Lebensmittelverarbeitung. Die weit verbreitete Verwendung dieser Dichtungen ist auf ihre langlebige Konstruktion zurückzuführen; Sie bestehen aus fortschrittlichen Keramikmaterialien, die im Vergleich zu anderen Dichtungsmaterialien überlegene Leistungseigenschaften bieten.
Keramische Gleitringdichtungen bestehen aus zwei Hauptkomponenten: Eine ist eine mechanische stationäre Fläche (normalerweise aus Keramikmaterial) und eine andere ist eine mechanische Rotationsfläche (üblicherweise aus Kohlenstoffgraphit). Die Dichtwirkung entsteht, wenn beide Flächen durch eine Federkraft zusammengedrückt werden, wodurch eine wirksame Barriere gegen Flüssigkeitsaustritt entsteht. Während das Gerät in Betrieb ist, reduziert der Schmierfilm zwischen den Dichtflächen Reibung und Verschleiß und sorgt gleichzeitig für eine dichte Abdichtung.
Ein entscheidender Faktor, der keramische Gleitringdichtungen von anderen Typen unterscheidet, ist ihre hervorragende Verschleißfestigkeit. Keramische Materialien verfügen über hervorragende Härteeigenschaften, die es ihnen ermöglichen, abrasiven Bedingungen ohne nennenswerte Schäden standzuhalten. Dies führt zu langlebigeren Dichtungen, die seltener ausgetauscht oder gewartet werden müssen als Dichtungen aus weicheren Materialien.
Neben der Verschleißfestigkeit weisen Keramiken auch eine außergewöhnliche thermische Stabilität auf. Sie können hohen Temperaturen standhalten, ohne dass sie sich verschlechtern oder ihre Dichtwirkung verlieren. Dadurch sind sie für den Einsatz in Hochtemperaturanwendungen geeignet, bei denen andere Dichtungsmaterialien vorzeitig versagen könnten.
Schließlich bieten keramische Gleitringdichtungen eine hervorragende chemische Kompatibilität und Beständigkeit gegenüber verschiedenen korrosiven Substanzen. Dies macht sie zu einer attraktiven Wahl für Branchen, die routinemäßig mit aggressiven Chemikalien und aggressiven Flüssigkeiten arbeiten.
Keramische Gleitringdichtungen sind unerlässlichKomponentendichtungenEntwickelt, um das Austreten von Flüssigkeiten in Industrieanlagen zu verhindern. Ihre einzigartigen Eigenschaften wie Verschleißfestigkeit, thermische Stabilität und chemische Kompatibilität machen sie zur bevorzugten Wahl für verschiedene Anwendungen in zahlreichen Branchen
| physikalische Eigenschaft von Keramik | ||||
| Technischer Parameter | Einheit | 95 % | 99 % | 99,50 % |
| Dichte | g/cm3 | 3.7 | 3,88 | 3.9 |
| Härte | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Porositätsrate | % | 0,4 | 0,2 | 0,15 |
| Bruchfestigkeit | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Wärmeleitfähigkeit | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Carbon-Gleitringdichtungen
Gleitringdichtungen aus Kohlenstoff haben eine lange Geschichte. Graphit ist eine Isoform des Elements Kohlenstoff. 1971 untersuchten die Vereinigten Staaten das erfolgreiche flexible mechanische Dichtungsmaterial aus Graphit, das das Leck des Atomenergieventils löste. Nach einer gründlichen Verarbeitung wird der flexible Graphit zu einem hervorragenden Dichtungsmaterial, das zu verschiedenen Kohlenstoff-Gleitringdichtungen mit der Wirkung von Dichtungskomponenten verarbeitet wird. Diese Kohlenstoff-Gleitringdichtungen werden in der Chemie-, Erdöl- und Elektrizitätsindustrie eingesetzt, beispielsweise als Hochtemperatur-Flüssigkeitsdichtung.
Da der flexible Graphit durch die Ausdehnung von expandiertem Graphit nach hoher Temperatur entsteht, ist die Menge des im flexiblen Graphit verbleibenden Interkalationsmittels sehr gering, aber nicht vollständig, sodass die Existenz und Zusammensetzung des Interkalationsmittels einen großen Einfluss auf die Qualität haben und Leistung des Produkts.
Auswahl des Carbon-Dichtflächenmaterials
Der ursprüngliche Erfinder verwendete konzentrierte Schwefelsäure als Oxidationsmittel und Interkalationsmittel. Nach dem Auftragen auf die Dichtung eines Metallbauteils wurde jedoch festgestellt, dass eine kleine Menge Schwefel im flexiblen Graphit das Kontaktmetall nach längerem Gebrauch korrodierte. Angesichts dieses Punktes haben einige inländische Gelehrte versucht, ihn zu verbessern, wie beispielsweise Song Kemin, der sich für Essigsäure und organische Säure anstelle von Schwefelsäure entschied. Säure, langsam in Salpetersäure, und senken Sie die Temperatur auf Raumtemperatur, hergestellt aus einer Mischung aus Salpetersäure und Essigsäure. Unter Verwendung einer Mischung aus Salpetersäure und Essigsäure als Einfügungsmittel wurde der schwefelfreie Blähgraphit mit Kaliumpermanganat als Oxidationsmittel hergestellt und der Salpetersäure langsam Essigsäure zugesetzt. Die Temperatur wird auf Raumtemperatur gesenkt und die Mischung aus Salpetersäure und Essigsäure hergestellt. Anschließend werden dieser Mischung der natürliche Flockengraphit und Kaliumpermanganat zugesetzt. Unter ständigem Rühren beträgt die Temperatur 30 °C. Nach 40 Minuten Reaktion wird das Wasser neutral gewaschen und bei 50–60 °C getrocknet, und der expandierte Graphit wird nach Hochtemperaturexpansion hergestellt. Unter der Voraussetzung, dass das Produkt ein bestimmtes Expansionsvolumen erreichen kann, wird bei dieser Methode keine Vulkanisation erreicht, um eine relativ stabile Beschaffenheit des Dichtungsmaterials zu erreichen.
| Typ | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Marke | Imprägniert | Imprägniert | Imprägniertes Phenol | Antimon-Kohlenstoff(A) | |||||
| Dichte | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Bruchfestigkeit | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Druckfestigkeit | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Härte | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Porosität | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1,5 | <1,5 | <1,5 |
| Temperaturen | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Gleitringdichtungen aus Siliziumkarbid
Siliziumkarbid (SiC) wird auch als Carborundum bezeichnet und besteht aus Quarzsand, Petrolkoks (oder Kohlenkoks), Holzspänen (die bei der Herstellung von grünem Siliziumkarbid hinzugefügt werden müssen) usw. Siliziumkarbid hat auch ein in der Natur seltenes Mineral: Maulbeere. In modernen C-, N-, B- und anderen nichtoxidischen hochtechnologischen feuerfesten Rohstoffen ist Siliziumkarbid eines der am weitesten verbreiteten und wirtschaftlichsten Materialien, das als Goldstahlsand oder feuerfester Sand bezeichnet werden kann. Derzeit ist Chinas industrielle Produktion von Siliziumkarbid in schwarzes Siliziumkarbid und grünes Siliziumkarbid unterteilt, bei denen es sich bei beiden um sechseckige Kristalle mit einem Anteil von 3,20 bis 3,25 und einer Mikrohärte von 2840 bis 3320 kg/m² handelt
Siliziumkarbidprodukte werden je nach Anwendungsumgebung in viele Arten eingeteilt. Es wird im Allgemeinen eher mechanisch verwendet. Beispielsweise ist Siliziumkarbid aufgrund seiner guten chemischen Korrosionsbeständigkeit, hohen Festigkeit, hohen Härte, guten Verschleißfestigkeit, seines kleinen Reibungskoeffizienten und seiner hohen Temperaturbeständigkeit ein ideales Material für Siliziumkarbid-Gleitringdichtungen.
SIC-Dichtungsringe können in statische Ringe, bewegliche Ringe, flache Ringe usw. unterteilt werden. SiC-Silizium kann je nach den besonderen Anforderungen der Kunden zu verschiedenen Karbidprodukten verarbeitet werden, z. B. zu einem Drehring aus Siliziumkarbid, einem stationären Sitz aus Siliziumkarbid, einer Buchse aus Siliziumkarbid usw. Es kann auch in Kombination mit Graphitmaterial verwendet werden und sein Reibungskoeffizient ist kleiner als der von Aluminiumoxidkeramik und Hartlegierungen, sodass es mit hohem PV-Wert verwendet werden kann, insbesondere unter Bedingungen starker Säure und starker Lauge.
Die verringerte Reibung von SIC ist einer der Hauptvorteile des Einsatzes in Gleitringdichtungen. SIC ist daher verschleißfester als andere Materialien und verlängert die Lebensdauer der Dichtung. Darüber hinaus verringert die verringerte Reibung von SIC den Schmierungsbedarf. Mangelnde Schmierung verringert das Risiko von Verunreinigungen und Korrosion und verbessert so die Effizienz und Zuverlässigkeit.
SIC weist außerdem eine hohe Verschleißfestigkeit auf. Dies weist darauf hin, dass es einer kontinuierlichen Nutzung standhält, ohne dass es zu Beschädigungen oder Brüchen kommt. Dies macht es zum perfekten Material für Anwendungen, die ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Haltbarkeit erfordern.
Außerdem kann es erneut geläppt und poliert werden, sodass eine Dichtung im Laufe ihrer Lebensdauer mehrmals aufgearbeitet werden kann. Aufgrund seiner guten chemischen Korrosionsbeständigkeit, hohen Festigkeit, hohen Härte, guten Verschleißfestigkeit, seines kleinen Reibungskoeffizienten und seiner hohen Temperaturbeständigkeit wird es im Allgemeinen eher mechanisch verwendet, beispielsweise in Gleitringdichtungen.
Bei der Verwendung für Gleitringdichtungsflächen führt Siliziumkarbid zu einer verbesserten Leistung, einer längeren Lebensdauer der Dichtung, geringeren Wartungskosten und geringeren Betriebskosten für rotierende Geräte wie Turbinen, Kompressoren und Kreiselpumpen. Siliziumkarbid kann je nach Herstellung unterschiedliche Eigenschaften haben. Reaktionsgebundenes Siliziumkarbid entsteht durch die Bindung von Siliziumkarbidpartikeln aneinander in einem Reaktionsprozess.
Dieser Prozess beeinflusst die meisten physikalischen und thermischen Eigenschaften des Materials nicht wesentlich, schränkt jedoch die chemische Beständigkeit des Materials ein. Die häufigsten Chemikalien, die ein Problem darstellen, sind Ätzmittel (und andere Chemikalien mit hohem pH-Wert) und starke Säuren. Daher sollte bei diesen Anwendungen kein reaktionsgebundenes Siliziumkarbid verwendet werden.
Reaktionsgesintert infiltriertSiliziumkarbid. In einem solchen Material werden die Poren des ursprünglichen SIC-Materials beim Infiltrationsprozess durch Ausbrennen von metallischem Silizium gefüllt, wodurch sekundäres SiC entsteht und das Material außergewöhnliche mechanische Eigenschaften erhält und verschleißfest wird. Aufgrund seiner minimalen Schrumpfung kann es bei der Herstellung großer und komplexer Teile mit engen Toleranzen eingesetzt werden. Allerdings begrenzt der Siliziumanteil die maximale Einsatztemperatur auf 1.350 °C, die chemische Beständigkeit ist ebenfalls auf etwa pH 10 begrenzt. Für den Einsatz in aggressiven alkalischen Umgebungen ist das Material nicht zu empfehlen.
GesintertSiliziumkarbid wird durch Sintern eines vorkomprimierten, sehr feinen SIC-Granulats bei einer Temperatur von 2000 °C gewonnen, um starke Bindungen zwischen den Körnern des Materials zu bilden.
Zunächst verdickt sich das Gitter, dann nimmt die Porosität ab und schließlich versintern die Bindungen zwischen den Körnern. Bei dieser Verarbeitung kommt es zu einer erheblichen Schrumpfung des Produkts – um etwa 20 %.
SSIC-Dichtungsring ist beständig gegen alle Chemikalien. Da in seiner Struktur kein metallisches Silizium vorhanden ist, kann es bei Temperaturen bis zu 1600 °C eingesetzt werden, ohne dass seine Festigkeit beeinträchtigt wird
| Eigenschaften | R-SiC | S-SiC |
| Porosität (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Dichte (g/cm3) | 3.05 | 3.1~3.15 |
| Härte | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Elastizitätsmodul (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| SiC-Gehalt (%) | ≥85 % | ≥99 % |
| Si-Gehalt (%) | ≤15 % | 0,10 % |
| Biegefestigkeit (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Druckfestigkeit (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Wärmeausdehnungskoeffizient (1/℃) | 4,5×10-6 | 4,3×10-6 |
| Hitzebeständigkeit (in der Atmosphäre) (℃) | 1300 | 1600 |
TC-Gleitringdichtung
TC-Materialien zeichnen sich durch hohe Härte, Festigkeit, Abriebfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit aus. Er ist als „Industriezahn“ bekannt. Aufgrund seiner überlegenen Leistung wird es häufig in der Militärindustrie, der Luft- und Raumfahrt, der mechanischen Bearbeitung, der Metallurgie, der Ölförderung, der elektronischen Kommunikation, der Architektur und anderen Bereichen eingesetzt. Beispielsweise werden in Pumpen, Kompressoren und Rührwerken Wolframkarbidringe als Gleitringdichtungen eingesetzt. Aufgrund der guten Abriebfestigkeit und der hohen Härte eignet es sich für die Herstellung verschleißfester Teile bei hoher Temperatur, Reibung und Korrosion.
Aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung und seiner Verwendungseigenschaften kann TC in vier Kategorien eingeteilt werden: Wolfram-Kobalt (YG), Wolfram-Titan (YT), Wolfram-Titan-Tantal (YW) und Titankarbid (YN).
Die Hartlegierung Wolframkobalt (YG) besteht aus WC und Co. Sie eignet sich für die Bearbeitung spröder Werkstoffe wie Gusseisen, Nichteisenmetalle und nichtmetallische Werkstoffe.
Stellit (YT) besteht aus WC, TiC und Co. Durch den Zusatz von TiC zur Legierung wird seine Verschleißfestigkeit verbessert, die Biegefestigkeit, Schleifleistung und Wärmeleitfähigkeit haben jedoch abgenommen. Aufgrund seiner Sprödigkeit bei niedrigen Temperaturen eignet es sich nur zum Hochgeschwindigkeitsschneiden allgemeiner Materialien und nicht für die Bearbeitung spröder Materialien.
Der Legierung wird Wolfram-Titan-Tantal (Niob) Kobalt (YW) zugesetzt, um die Hochtemperaturhärte, Festigkeit und Abriebfestigkeit durch eine entsprechende Menge an Tantalkarbid oder Niobkarbid zu erhöhen. Gleichzeitig wird auch die Zähigkeit verbessert und die Schnittleistung insgesamt verbessert. Es wird hauptsächlich zum Schneiden harter Materialien und zum intermittierenden Schneiden verwendet.
Die karbonisierte Titanbasisklasse (YN) ist eine Hartlegierung mit der Hartphase aus TiC, Nickel und Molybdän. Seine Vorteile sind hohe Härte, Antihaftfähigkeit, Antisichelverschleiß und Antioxidationsfähigkeit. Bei einer Temperatur von über 1000 Grad ist es noch bearbeitbar. Es ist auf die kontinuierliche Endbearbeitung von legiertem Stahl und Abschreckstahl anwendbar.
| Modell | Nickelgehalt (Gew.-%) | Dichte (g/cm²) | Härte (HRA) | Biegefestigkeit (≥N/mm²) |
| YN6 | 5.7-6.2 | 14.5-14.9 | 88,5-91,0 | 1800 |
| YN8 | 7.7-8.2 | 14.4-14.8 | 87,5-90,0 | 2000 |
| Modell | Kobaltgehalt (Gew.-%) | Dichte (g/cm²) | Härte (HRA) | Biegefestigkeit (≥N/mm²) |
| YG6 | 5.8-6.2 | 14,6-15,0 | 89,5-91,0 | 1800 |
| YG8 | 7,8-8,2 | 14.5-14.9 | 88,0-90,5 | 1980 |
| YG12 | 11.7-12.2 | 13.9-14.5 | 87,5-89,5 | 2400 |
| YG15 | 14.6-15.2 | 13.9-14.2 | 87,5-89,0 | 2480 |
| YG20 | 19.6-20.2 | 13.4-13.7 | 85,5-88,0 | 2650 |
| YG25 | 24,5-25,2 | 12.9-13.2 | 84,5-87,5 | 2850 |