滑环密封件的滑环及其制造方法与流程

本发明涉及一种滑环密封件的滑环、一种滑环密封组件以及一种用于制造滑环的方法。

背景技术：

1、从现有技术的不同的设计方案中已知滑环密封件的滑环。最近，传感机构越来越多地布置在滑环的滑动面处，以对滑环、例如其损耗进行监测。在这种情况下出现了一系列的问题，即位于滑动面处的传感机构必须被电接触。因为传感机构位于滑动面处，所以必须穿过滑动环进行电贯通接触(durchkontaktierung)。由于经常将非常脆的陶瓷用作滑环的材料，为能实现电接触而必须被引入滑环中的穿孔等尤其在如下方面是危险的，即可能由此产生滑环中不可见的损坏和裂纹的风险。此外，滑环通常在其滑动面处涂覆有例如金刚石涂层。然而此处，滑环中的达到滑动面的穿孔即使被材料填满，也是非常不利的，因为在穿孔的边缘处经常发生涂层的脱落。因为在制造滑环时通常作为最后的步骤来制造涂层，例如在金刚石涂层的情况下还会出现高达900℃的非常高的工艺温度。由此，在滑环中可能存在的用于电接触的低熔点的金属会出现热工学方面的问题，因为这种金属的熔点显著低于涂覆温度。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种滑环、一种滑环密封组件以及一种用于制造滑环的方法，其能够以简单的结构和简单的、低成本的可制造性和可执行性实现传感机构在滑环的滑动面处的可靠的电接触。

2、该目的通过具有权利要求1的特征的滑环、具有权利要求12的特征的滑环密封组件以及具有权利要求13的特征的方法得以实现。从属权利要求分别示出了本发明的优选的改进方案。

3、相比之下，具有权利要求1的特征的滑环密封组件的根据本发明的滑环具有下述优点，即可以穿过滑环实现简化且可靠的电接触。由此尤其可以电接触传感器，该传感器布置在滑环的滑动面处或滑动面附近或布置在滑环中。然而，例如也可以将电路引导穿过滑环，如果该电路被布置成使得在滑环的滑动面处发生损耗的情况下可以在损耗进展到一定程度时断开该电路，则该电路例如可以用于损耗测量。在此可以由不导电的陶瓷材料制造滑环，这在作为滑环材料的适用性方面是有利的。这根据本发明通过以下方式得以实现，即滑环具有带有滑动面的烧结的陶瓷环，其中该陶瓷环由不导电的陶瓷材料制成。还设置有电接触体，该电接触体布置在环中用于电接触。电接触体在此由烧结的导电的陶瓷材料制成。在此，电接触体布置在环中的凹部中并且至少部分地、优选完全地填满凹部。因此可以提供由于电接触体的引入而仅在电接触体的区域中导电的陶瓷滑环。因为环和接触体都由陶瓷材料制成，所以例如与其中布置有作为电通路的金属材料的滑环相比，在运行中得出相当大的优点，因为在根据本发明的滑环中，在滑环密封组件的运行期间产生的热引起在环中和在电接触体中的非常均匀的体积变化。

4、特别优选地，在电接触体和环之间形成大量的通过烧结产生的化学键合。这一方面用于接触体可靠地固定在环中并且另一方面由此实现环和接触体的由热导致的特别均匀的体积变化。在这种情况下应当注意，接触体和环可以共同在一个步骤中被烧结，或者替选地，环被预烧结并且接下来接触体的材料被引入凹部中，并且然后在第二烧结步骤中对预烧结的环和接触体的材料进行再烧结。

5、环中的凹部优选地为贯穿凹部。贯穿凹部在此可以从后侧尤其是笔直地延伸至滑动面，或者替选地从内周侧或外周侧延伸至滑动面。由此可以实现滑环在周侧处的电接触，这在滑环密封组件的一些构型中是有利的。

6、接触体特别优选地具有盲孔，该盲孔用导电的金属材料填满。在此，盲孔布置在接触体的出口侧处、例如布置在滑环的后侧处。由此可以实现滑环的电接触区域的简单的电接触。例如，在导电的金属材料处可以通过钎焊或焊接附接通向测量装置或计算机等的电通路，而不会损坏滑环的陶瓷材料。由此也可以避免由于接触区域的电接触而将不期望的应力引入滑环中。

7、导电的金属材料优选地为金属销，该金属销借助压接部(pressverbindung)被引入电接触体中的盲孔中。由此，能够容易且可靠地将金属销固定在电接触体中。

8、特别优选地，在接触体的出口侧处的金属区域形成用于电接触体的电接头，电通路能够以简单的方式通过钎焊或焊接附接在该电接头处。

9、更优选地，滑环包括布置在滑环处的传感器，该传感器与电接触体电连接。由此可以以简单且可靠的方式电接触传感器，并且滑环仍然可以由陶瓷材料制成。传感器优选地布置在滑环的滑动面处。在这种情况下，可以在滑环的滑动面中设置凹部，传感器布置在该凹部中。因此，电接触体可以达到该凹部并且电接触传感器。

10、优选地，滑环在此是滑环密封组件的静止滑环并且在滑环的环中包括两个电接触体，以便能够通过闭合的回路实现传感器的电接触。在此，接触体中的第一接触体是供电通路，并且接触体中的第二接触体是回电通路。

11、根据本发明的另一优选设计方案，滑环具有涂层。涂层例如可以是金刚石涂层或氮化钛涂层。优选地应用涂覆过的滑环，因为在滑环的滑动面处的涂层可以通过减少损耗而延长滑环的使用寿命。然而，在滑环的滑动面的涂层的情况下存在一系列的问题，即为此通常需要非常高的工艺温度、例如在金刚石涂层的情况下高达900℃的工艺温度。然而，在滑环中被设置用于电接触的金属在约900℃的如此高的温度下熔化。然而，由此迄今为止不可能为涂覆过的滑环配设传感器、尤其是损耗传感器，因为不可能通过通常的接触方法与传感器电接触。然而，在施加涂层之后再引入电接触部、例如在陶瓷环中设置穿孔是非常困难且昂贵的，并且总是存在陶瓷滑环产生裂纹或涂层损坏的风险，由此在制造具有电通路的这种类型的涂覆过的陶瓷滑环时的次品率非常高并且通常是不经济的。

12、滑环的陶瓷环优选地由sic制成，这是非导电材料，即具有在20℃的情况下≤10-8s/m的导电性。作为用于电接触体的材料，优选地使用具有导电性的si-sic，即渗硅的sic或掺杂质的sic；或者sic-c-si，即渗碳和渗硅的sic。

13、此外，本发明涉及一种具有根据本发明的滑环的滑环密封组件。根据本发明的滑环优选地用作滑环密封组件的静止滑环。滑环密封组件特别优选地在静止滑环处包括传感器，该传感器通过电接触体与测量装置电连接。传感器尤其是损耗传感器。

14、此外，本发明涉及一种用于制造滑环密封组件的滑环、尤其是静止滑环的方法。该方法在此包括以下步骤：

15、-由不导电的陶瓷材料制造环形生坯，

16、-将凹部引入生坯中，

17、-用导电的陶瓷材料填充生坯中的凹部，以及

18、-对具有装填过的凹部的生坯进行烧结。

19、因此，通过根据本发明的方法可以制造滑环密封组件的陶瓷滑环，该陶瓷滑环是不导电的，但由于烧结的、即在此处位于凹部中的导电的陶瓷材料而具有导电的接触体。在此获得了上述针对滑环所描述的优点。

20、在根据本发明的方法中，优选在将凹部引入生坯中之后对生坯进行预烧结。于是接下来将导电的陶瓷材料引入凹部中，并且然后实施第二次烧结(再烧结)，以便获得具有陶瓷的电接触体的陶瓷滑环。因此，可以通过在两个步骤中进行烧结来获得滑环。

21、优选地，在对滑环进行烧结之后，在滑环的滑动面上施加涂层、尤其是金刚石涂层。进一步优选地，在烧结之后，将盲孔引入滑环中的电接触体中，该盲孔用导电的金属材料填满、用优选形式为压入留空部中的金属销的导电的金属材料填满。