DE2642086A1 - Sealing compsns. based on PTFE short fibres mixed with graphite - have good sealing and heat transfer properties - Google Patents

Sealing compsns. based on PTFE short fibres mixed with graphite - have good sealing and heat transfer properties

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DE2642086A1 DE19762642086 DE2642086A DE2642086A1 DE 2642086 A1 DE2642086 A1 DE 2642086A1 DE 19762642086 DE19762642086 DE 19762642086 DE 2642086 A DE2642086 A DE 2642086A DE 2642086 A1 DE2642086 A1 DE 2642086A1
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Abstract

Sealing and packing material comprises short PTFE fibres intimately mixed with graphite and opt. with an oil such as a silicone oil, paraffin oil, mineral oil, or polyhydric alcohol. Pref. the PTFE fibres have a titer of 2-50 dtex and a length of 3-7mm. The graphite pref. has a purity of >95%, esp. >99%. The compsn. may also contain finely divided PTFE. A pref. compsn. contains >=50 wt. % PTFE fibres, 10-30 wt. % graphite and 5-15 wt. % finely divided PTFE. After mixing the components, the compsn. may be pressed into tablets. The packing materials are esp. useful as seals in pumps, etc., to seal rotating shafts against leakage. The packings have excellent sealing and lubricating properties and due to the graphite content the thermal conductivity is much higher than for known PTFE packing materials, so that the packed bearings run cooler, and are less prone to overheating.

Description

Dichtungsmaterial aus Polytetrafluoräthylen-FasernSealing material made from polytetrafluoroethylene fibers

Di c Neuerung betrifft ein Dichtungsma terial aus Polytetrafluoräthylen-Fasern.The innovation concerns a sealing material made of polytetrafluoroethylene fibers.

Bekannt sind Lager aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) in Faserform, das Graphit enthält und das als bearbeitetes oder gepreßtes Blockmaterial verwendet wird (Modern Plastics Bd. 37, S. 96-loo, 1960). Die bekannten Lager sind jedoch zum Abdichten von Pumpen und Ventilen nicht geeignet, da derartige Lagerschalen zwar gute Gleiteigenschaften aufweisen, aber keinerlei abdichtende Wirkung haben.Bearings made of polytetrafluoroethylene (PTFE) in fiber form are known, which contains graphite and which is used as machined or pressed block material (Modern Plastics Vol. 37, p. 96-loo, 1960). The well-known bearings are, however Not suitable for sealing pumps and valves, as such bearing shells have good sliding properties, but have no sealing effect.

Bekannt sind darüber hinaus Packungsschnüre aus PTFE, welchc zu Packungsringen gepreßt, zur Abdichtung von rotierenden Wellen eingesetzt werden. Di.ese PTFE-Packungen haben neben guten Gleiteigenschaften den Nachteil der schlechten Wärmeleitfähigkeit.In addition, packing cords made of PTFE are known, which convert to packing rings pressed, used to seal rotating shafts. These PTFE packings In addition to good sliding properties, they have the disadvantage of poor thermal conductivity.

Es besteht die Gefahr, daß sie leicht heißlaufen.There is a risk that they will overheat easily.

Bekannt sind ferner Knetpackungen aus Graphit, die für Sonderzwecke bei besonders hohen Temperaturen eingesetzt werden. Sie haben den Nachteil, daß der Abdichtungseffekt nicit- opti@al ~L5t, Die weiterhin bekannten Packungen aus PTFE-Faser + Asbest sowi Packungen aus mit PTFE-Dispersion imprägnierten Asbest haben eine schlechte Wärmeleitfähigkeit.Also known are kneading packs made of graphite, which are used for special purposes be used at particularly high temperatures. she have the Disadvantage that the sealing effect nicitopti @ al ~ L5t, which is still known Packings made of PTFE fiber + asbestos and packings made of impregnated with PTFE dispersion Asbestos have poor thermal conductivity.

Die Neuerung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine Packung zu entwickeln, die bei guten Gleiteigenschaften gleichzeitig besonders gute Dichtigkeit und hervorragende Wärmeleitfähigkeit besitzt.The innovation has therefore set itself the task of adding a pack develop that with good sliding properties at the same time particularly good tightness and has excellent thermal conductivity.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß das Dichtungsmaterial aus PTFE-Kurzschnittfasern besteht, welche mit Graphit oder mit Graphit + Öl oder mit Graphit + feinteiligem PTFE oder mit Graphit + feinteiligem PTFE + Öl innig vermischt sind.This object was achieved in that the sealing material from PTFE short cut fibers, which with graphite or with graphite + oil or with Graphite + finely divided PTFE or intimately mixed with graphite + finely divided PTFE + oil are.

Vorzugsweise ist Graphit mit einer Reinheit von >95%, insbesondere >99% verwendet worden.Graphite with a purity of> 95%, in particular, is preferred > 99% used.

Das Dichtungsmaterial ist bevorzugt zu Tabletten gepreßt worden.The sealing material has preferably been compressed into tablets.

Die PTFE-Kurzschnittfasern haben vorteilhaft eine Schnittlänge von 1-10 mm, besonders günstig sind Schnittlängen von 3-7 mm.The short cut PTFE fibers advantageously have a cut length of 1-10 mm, cutting lengths of 3-7 mm are particularly favorable.

Der PTRE-Faseranteil beträgt mindestens 50 Gew.-%, bezogen auf das fertige Dichtungsmaterial; der Graphitanteil beträgt mindestens 10 Gew.-% und höchstens 30 Gew.-; der Anteil des feinteiligen PTFE mindestens 5 Gew.-% und höchstens 25 Gew.-96.The PTRE fiber content is at least 50% by weight, based on the finished sealing material; the proportion of graphite is at least 10% by weight and at most 30 wt .; the proportion of finely divided PTFE at least 5% by weight and at most 25 Weight-96.

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

Die PTFE-Fasern haben vorteilhaft einen Titer von 2-50 dtex, vorzugsweise 10-30 dtex.The PTFE fibers advantageously have a titer of 2-50 dtex, preferably 10-30 dtex.

Neuerungsgemäß befindet sich der Graphit, der für die Wärmeleitfähigkeit des Dichtungsmaterials Sorge tragen soll, nicht nur auf der Oberfläche des Dichtungsmaterials, sondern ist in intimer Mischung sowohl auf der Oberfläche als auch im Innerndes Dichtungsmaterials angeordnet. Die einzelnen Teile der Mischung werden z.B. in einer Knetmaschine innig vermischt. Bei dem Mischungsvorgang ist besonderes wichtig, daß sich die einzelnen Graphitteilchen auf der Faser beriihren. Dadurch wird ein optimaler Durchgang der entstehenden Reibungswärme erreicht.According to the innovation, there is the graphite, which is responsible for the thermal conductivity of the sealing material should take care of, not only on the surface of the sealing material, but is in an intimate mix both on the surface and on the inside Sealing material arranged. The individual parts of the mixture are mixed intimately in a kneading machine, for example. During the mixing process is It is particularly important that the individual graphite particles touch each other on the fiber. This ensures an optimal passage of the frictional heat that arises.

Unter feinteiligem PTFE soll Polytetrafluoräthylen mit einer mittleren Größe des Einzelkorns von o,2 bfs 30 µm verstanden werden. Das feinteilige PTFE bewirkt, daß die Dichtungstabletten beim Anpreßen durch die Stopfbuchsbrille ohne Schwierigkeiten sich zu einem homogenen Packungsgefüge verpressen lassen. Außerdem erhöht das feinteilige PTFE die Dichtungsfähigkeit und verbessert die Gleiteigenschaften.Among finely divided PTFE, polytetrafluoroethylene is said to have a medium Size of the single grain of 0.2 bfs 30 µm can be understood. The finely divided PTFE causes the sealing tablets when pressed through the gland follower without Difficulties can be pressed into a homogeneous packing structure. aside from that The fine-particle PTFE increases the sealing ability and improves the sliding properties.

Der beigemischte Graphit soll sehr rein sein. Die Reinheit soll vorzugsweise >95</o, insbesondere >99% sein, damit Korrosionsschäden vermieden werden.The added graphite should be very pure. The purity should be preferred > 95 </ o, in particular> 99%, so that corrosion damage is avoided.

Nach dem Mischvorgang wird das Packungsmaterial zu Tabletten gepreßt. Diese Tabletten können mhhelos in den Packungsraum eingebracht werden. Durch den Anpreßdruck der Stopfbuchsbrille werden die einzelnen Tabletten zu einem homogenen Packungsgefüge zusammengedrückt.After the mixing process, the packing material is pressed into tablets. These tablets can be easily inserted into the pack space. Through the The pressure of the packing gland turns the individual tablets into a homogeneous one Packing structure compressed.

Das verwendete Öl bzw. Ölgemisch dient dazu, dem Dichtungsmaterial besseren Zusammenhang und bessere Gleiteigenschaften zu verleihen. Es muß einen Siedepunlct haben, der oberhalb der beim Betrieb der Packung auftretenden Temperaturen liegt. Bevorzugt sind Öle mit einem Siedepunkt von größer als 200°C.The oil or oil mixture used serves to improve the sealing material to give better cohesion and better sliding properties. It has to be Boiling point that is above the temperatures occurring during operation of the packing lies. Oils with a boiling point greater than 200 ° C. are preferred.

Das PTFB-Fasermaterial hat eine Schnittlänge von 1-10 mm. Wenn die Faserlänge unter 1 min absinkt, dann läßt sich das Gemisch aus den beschriebenen Komponenten nur noch unter Schwierigkeiten homogenisieren. Bei Schnittlängen der PTFE-Fasern von mehr als 10 mm wird eine innige Vermischung ebenfalls schwierig.The PTFB fiber material has a cutting length of 1-10 mm. If the Fiber length drops below 1 min, then the mixture of the described Homogenize components only with difficulty. With cutting lengths of the Intimate mixing is also difficult for PTFE fibers larger than 10 mm.

PTFE-Faseranteile von mehr als 50 Gew.-°/' sind erforderlich, um die Dichtwirkung zu gewährleisten. Der Graphitanteil sollte nicht unter 10 Gew.-% absinken, damit sich durch die gesamte Packung hindurch Graphitteilchen berühren und somit ein opti maler Wärmedurchgang erreicht wird. Bei Graphitgehalten von mehr als 30 Gew.-% sinkt die Dichtwirkung ab.PTFE fiber proportions of more than 50% by weight are required to achieve the To ensure sealing effect. The graphite content should not under 10% by weight decrease so that graphite particles can be found through the entire pack touch and thus an optimal heat transfer is achieved. With graphite contents the sealing effect decreases if more than 30% by weight is used.

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

Beispiele Für die vier nachfolgenden Rezepturen wurde PTFE-Kurzschnittfaser 10 dtex/4 mm Länge verwendet.Examples For the four recipes below, short cut PTFE fiber was used 10 dtex / 4 mm length used.

1. 80,0 Gew.-% Polytetrafluoräthylen-Kurzschnittfaser 20,0 Gew.-% Graphitpulver (95%ig) 2. 79,5 Gew.-% Polytetrafluoräthylen-Kurzschnittfaser 17,0 Gew.-% Graphitpulver (95%ig) 3,5 Gew.-* Propan-1,2,3-triol 3. 70,0 Gew.-% Polytetrafluoräthylen-Kurzschnittfaser -7,o Gew.-% feinteiliges Polytetrafluoräthylen 16,0 Gew.-% Graphitpulver (99,9%ig) 3,5 Gew.-% Propan-1,2,3-triol 3,5 Gew.-% Silikonöl 4. 65,0 Gew.-% Polytetrafluoräthylen-Kurzschnittfaser 15,o Gew.-°|O feinteiliges Polytetrafluoräthylen 20,0 Gew.-% Graphit (99,0%ig) Für die Beurteilung des Wärmedurchganges wurde die Messung der Temperatur in der Mitte der Packung und im äußeren Stopfbuchsgehäuse herangezogen. Außerdem wurde die Leckage gemessen. ür die Prüfung wurde eine Kreiselpumpe mit folgenden technischen Daten eingesetzt: Wellendurchmesser: 32 mm Druck: 0,2 - 14,0 har Wellenumfangsgeschwindigkeit: 2,2 - 4,4 m/s Stopfbuchsinnendurchmesser: 48 mm umgepumptes Medium: reines Wasser Das Pumpengehäuse und die Welle waren aus verciromtem Edelstahl.1.80.0% by weight polytetrafluoroethylene short cut fiber 20.0% by weight Graphite powder (95%) 2. 79.5% by weight polytetrafluoroethylene short cut fiber 17.0 % By weight graphite powder (95%) 3.5% by weight * propane-1,2,3-triol 3. 70.0% by weight polytetrafluoroethylene short-cut fiber -7.0% by weight of finely divided polytetrafluoroethylene 16.0% by weight of graphite powder (99.9%) 3.5% by weight propane-1,2,3-triol 3.5% by weight silicone oil 4. 65.0% by weight polytetrafluoroethylene short cut fiber 15.0% by weight fine-particle polytetrafluoroethylene 20.0% by weight graphite (99.0%) For the assessment of the heat transmission was the measurement of the temperature in the middle the packing and in the outer gland housing. Also, the leak was measured. A centrifugal pump with the following technical data was used for the test used: Shaft diameter: 32 mm pressure: 0.2 - 14.0 har shaft peripheral speed: 2.2 - 4.4 m / s Inside diameter of the stuffing box: 48 mm Pumped medium: pure water The pump housing and the shaft were made of chrome-plated stainless steel.

Die Welle war genau zentriert. Um den vollen Druck auf die Packung zu bringen, waren die rückwärtigen Druckentlastungslamellen entfernt worden. Der Packungsraum der Pumpe wurde mit der erforderlichen Menge von Packungstabletten bestückt. Die Stopfbuchsbrille wurde mit Drehmomentschlüssel auf 15 cm x kp angezogen. Der Druck des Pumpenmediumsbetrug 3,5 bar. Die Temperaturen in der Mitte der Packung und am Stopfbuchsgehäuse wurden mit Thermoelement kontinuierlich gemessen.The shaft was exactly centered. To get full pressure on the pack the rear pressure relief slats had been removed. Of the The pump's packing space was provided with the required amount of packing tablets equipped. The gland follower was tightened to 15 cm x kp with a torque wrench. The pressure of the pump medium was 3.5 bar. The temperatures in the middle of the pack and on the stuffing box housing were measured continuously with a thermocouple.

In der nachstehend aufgeführten Tabelle sind diejenigen Temperaturen und Leckagen der neuerungsgemäßen Packung gegenüber den herlcömmlichen Packungsarten zusammengefaßt, die sich nach Erreichen des stationären Laufes einstellten. Die Bedingungen waren für alle geprüften Packungen in der Pumpe gleich.In the table below are those temperatures and leakages of the packing according to the innovation compared to the conventional types of packing summarized, which set after reaching the stationary run. the Conditions were the same for all tested packings in the pump.

Art der Packung Temperatur der Temperatur des Leckage Packung °C Stopfbuchsgeh. ml/h liandelsübliche PTFE-Packungsschnur # 10 mm mit PTFE-Dispersion 62 45 20 + Silikonöl Handelsübliche PTFE/ Asbest 50/50%, Knet- 70 50 0 packung Neuerungsgemäße Pack.Type of packing Temperature of the temperature of the leakage packing ° C Stuffing box housing. ml / h commercially available PTFE packing cord # 10 mm with PTFE dispersion 62 45 20 + Silicone oil Commercially available PTFE / asbestos 50/50%, kneading 70 50 0 pack Pack.

28 26 o PTFE+Öl+Graphit 28 26 o PTFE + oil + graphite

Claims (1)

Schutzansprüche: 1. Dichtungsmaterial aus PTFE-Fasern dadurch gekennzeichnet, daß es aus Polytetrafluoräthylen-Kurzschnittfasern besteht, die mit Graphit innig vermischt siede 2. DicIiLungsr'.aterial nacii Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Öl innig eingemischt ist.Protection claims: 1. Sealing material made of PTFE fibers, characterized in that that it consists of polytetrafluoroethylene short cut fibers that are intimately connected with graphite mixed boil 2. DicIiLungsr'.material according to claim 1, characterized that additional oil is intimately mixed in. 3. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich feinteiliges Polytetrafluoräthylen eingemischt ist.3. Sealing material according to claim 1, characterized in that in addition finely divided polytetrafluoroethylene is mixed in. 4. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet daß zusätzlich eine Mischung aus feinteiligem Polytetrafluoräthylen+Öl innig eingemischt ist.4. Sealing material according to claim 1, characterized in that in addition a mixture of finely divided polytetrafluoroethylene + oil is intimately mixed in. 5. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß die Polytetrafluoräthylenfaser eine Schnittlänge von 1-to mm, vorugsweise 3-7 mm hat.5. Sealing material according to claims 1-4, characterized in that the polytetrafluoroethylene fiber has a cut length of 1 to mm, preferably 3-7 mm Has. 6. Dichtungsmaterial nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Polytetrafluoräthylen-Faseranteil mindestens 50 Gew.-% bezogen auf das fertige Dichtungsmaterial und der Graphitanteil mindestens 10 Gew.-% und höchstens 30 Gcw.-½(, der feinteilige PTFE-Anteil mindestens 5 Gew.-% und h-: hstens 15 Gew.-% beträgt.6. Sealing material according to claim 3, characterized in that the Polytetrafluoroethylene fiber content at least 50% by weight based on the finished sealing material and the proportion of graphite at least 10% by weight and at most 30% by weight (, the finely divided PTFE content is at least 5% by weight and h-: at least 15% by weight. 7. Dichtungsmaterial nach Anspruch 2 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung als Öl vorzugsweise Silikonöl, Paraffinöl, Mineralöle, mehrwertige Alkohole zugesetzt werden sind.7. Sealing material according to claim 2 and 4, characterized in that that the mixture as an oil is preferably silicone oil, paraffin oil, mineral oils, polyvalent Alcohols are added. 8. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß das Polytetrafluoräthylen-Fasermaterial einen Titer von 2-5o dtex.hat.8. Sealing material according to claims 1-7, characterized in that the polytetrafluoroethylene fiber material has a titer of 2-50 dtex. 9. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1-8 dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial nach dem Mischvorgang zu Tabletten gepreßt worden ist.9. Sealing material according to claims 1-8, characterized in that the sealing material has been compressed into tablets after the mixing process. 10. Dichtungsmaterial nach Anspruch 1-9 dadurch gekennzeichnet, daß Graphit mit einer Reinheit >959o', insbesondere >99% verwendet worden ist.10. Sealing material according to claims 1-9, characterized in that Graphite with a purity> 959o ', in particular> 99%, has been used.
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