METHOD FOR DETERMINING THE WEAR VOLUME OF A SLIDING-RING SEAL IN SINGULAR WEAR EVENTS BY MEANS OF HIGH-TEMPORAL-RESOLUTION TEMPERATURE MEASUREMENT

• Main Author: OTSCHIK, Joachim
• Format: Patent
• Language: English; French; German
• Published: 28.09.2023
• Subjects: MEASURING; PHYSICS; TESTING; TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES ORSTRUCTURES; TESTING STRUCTURES OR APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR

Die Erfindung wurde vor dem Hintergrund des vorstehend beschriebenen Standes der Technik gemacht, wobei die Aufgabe der Erfindung darin besteht, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem der zum Zeitpunkt t herrschende Verschleißzustand von Gleit- und Gegenringen in Gleitringdichtungen messbar wird. Der Verschleißzustand erlaubt die Berechnung eines dichtungs- und prozeßspezifischen Verschleißvolumens, welches kumuliert das Vorhersagen eines Dichtungsausfalls ermöglicht. Die Aufgabe wurde durch ein Messverfahren gelöst, welches die Temperatur am Gleit- oder am Gegenring zeitlich hochaufgelöst misst. Es hat sich gezeigt, dass dabei typische Temperaturverläufe (Figur 4) auftreten, welche einen direkten Rückschluss auf den Verschleißzustand ermöglichen. Diese Temperaturverläufe unterscheiden sich vom normalen Temperaturverlauf (TN) durch einen kurzzeitigen Anstieg der Temperatur Tv mit abschließendem Abfall auf TN. Die darunter liegende Verschleißfläche Av ist proportional zum Verschleißvolumen und zur Reibarbeit. Der Start eines Verschleißereignisses beginnt mit der Kaltverschweißung (Figur 5). Partikel werden aus der Oberfläche herausgerissen. Die Größe der Partikel ist materialspezifisch. Sie werden dichtungsspezifisch im Dichtspalt zerkleinert und ausgetragen. Damit endet das Verschleißereignis, die Temperatur sinkt auf TN. The invention was developed against the background of the prior art described above, with the problem addressed by the invention being that of providing a method by which the state of wear at the point in time t of sliding rings and counter-rings in sliding-ring seals can be measured. The state of wear allows the calculation of a sealing- and process-specific wear volume, which cumulatively allows the prediction of a failure of the seal. The problem has been solved by a measuring method which measures the temperature at the sliding ring or the counter-ring with high temporal resolution. It has been found that there are typical temperature profiles (figure 4) from which the state of wear can be directly inferred. These temperature profiles differ from the normal temperature profile (TN) by a brief rise in the temperature Tv followed by a fall to TN. The underlying wear surface Av is proportional to the wear volume and to the friction work. The start of a wear event begins with galling (figure 5). Particles are torn out from the surface. The size of the particles is material-specific. They are seal-specifically broken down in the sealing gap and expelled. This ends the wear event and the temperature falls to TN. L'invention a été mise au point contre l'arrière-plan de l'état de la technique décrit ci-dessus, le problème abordé par l'invention étant de fournir un procédé par lequel l'état d'usure au moment t des anneaux coulissants et des contre-anneaux dans des joints à anneau coulissant peut être mesuré. L'état d'usure permet le calcul d'un volume d'usure spécifique à l'étanchéité et au processus, ce qui permet de manière cumulative la prédiction d'une défaillance du joint. Le problème a été résolu par un procédé de mesure qui mesure la température au niveau de l'anneau coulissant ou du contre-anneau avec une résolution temporelle élevée. Il a été découvert qu'il existe des profils de température typiques (figure 4) à partir desquels l'état d'usure peut être directement déduit. Ces profils de température diffèrent du profil de température normal (TN) par une brève élévation de la température Tv suivie d'une chute à TN. La surface d'usure sous-jacente Av est proportionnelle au volume d'usure et au travail de frottement. Le début d'un événement d'usure commence par le grippage (figure 5). Des particules sont arrachées de la surface. La taille des particules est spécifique au matériau. Elles sont décomposées de manière spécifique au joint dans l'espace d'étanchéité et expulsées. Cela met fin à l'événement d'usure et la température tombe à TN.