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DE1076455B - Sealing element made of elastic material with a sealing lip for sealing reciprocating and / or rotating machine parts, in particular rods or shafts - Google Patents

Sealing element made of elastic material with a sealing lip for sealing reciprocating and / or rotating machine parts, in particular rods or shafts

Info

Publication number
DE1076455B
DE1076455B DEB34962A DEB0034962A DE1076455B DE 1076455 B DE1076455 B DE 1076455B DE B34962 A DEB34962 A DE B34962A DE B0034962 A DEB0034962 A DE B0034962A DE 1076455 B DE1076455 B DE 1076455B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sealing
sealing lip
shrink ring
rod
overpressure
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DEB34962A
Other languages
German (de)
Inventor
Dipl-Ing Franz Tuczek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Boge GmbH
Original Assignee
Boge GmbH
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 Boge GmbH filed Critical Boge GmbH
Priority to DEB34962A priority Critical patent/DE1076455B/en
Publication of DE1076455B publication Critical patent/DE1076455B/en
Pending legal-status Critical Current

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
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtelement aus elastischem Werkstoff mit einer Dichtlippe zur Abdichtung von hin- und hergehenden und/oder rotierenden Stangen oder Wellen, welches gegen einen inneren oder äußeren Überdruck abdichtet.The invention relates to a sealing element made of elastic material with a sealing lip for sealing of reciprocating and / or rotating rods or shafts, which against an inner or external overpressure seals.

Derartige Dichtelemente sind beispielsweise als Wellendichtungen (z. B. sogenannte Simmeringe), als Nutringe und Dichtmanschetten bekannt. Diese haben gemeinsam, daß die Dichtlippen aus einem elastischen Werkstoff bestehen, der eine erhebliche Dehnung hat. Als Werkstoff werden Kautschuk oder andere kautschukartige Werkstoffe verwendet. Die Dichtlippen werden durch eine zusätzliche Wurmfeder an die Stange gepreßt oder aber werden in ihrem Durchmesser kleiner als die Stange ausgeführt, so daß beim Überstreifen über die Stange eine geringe Vorspannung entsteht. Muß das Dichtelement gegen einen nennenswerten Druck von beispielsweise mehr als 5 Atmosphären abdichten, so sind Simmeringe nicht mehr anwendbar, weil dieselben den axialen so Druck nicht aufnehmen können und zum Umschlagen der Dichtlippen neigen, während manschettenartige Dichtungen den Nachteil besitzen, daß insbesondere bei sehr hohen Überdrücken von etwa 100 at und mehr nicht nur die Dichtlippe selbst, sondern auch das hinter der Dichtlippe sitzende Material verformt und an die Stange gepreßt wird. Hierdurch wird ein schneller Verschleiß hervorgerufen, da das Material hinter der Dichtlippe bereits trocken läuft, wenn die Dichtung den Zweck der Abdichtung voll erfüllt.Such sealing elements are, for example, as shaft seals (e.g. so-called oil seals), known as U-rings and sealing sleeves. These have in common that the sealing lips from one consist of elastic material that has a significant elongation. Rubber or other rubber-like materials are used. The sealing lips are made by an additional worm spring pressed against the rod or are made smaller in diameter than the rod, so that when slipping over the rod there is a slight bias. Must the sealing element against Seal a significant pressure of, for example, more than 5 atmospheres, so are oil seals no longer applicable, because they cannot absorb the axial pressure and turn over the sealing lips tend, while sleeve-like seals have the disadvantage that in particular at very high overpressures of about 100 atm and more, not only the sealing lip itself, but also that material sitting behind the sealing lip is deformed and pressed against the rod. This becomes a faster wear caused because the material behind the sealing lip is already running dry when the Seal fully fulfills the purpose of sealing.

In bekannter Weise kann das Dichtelement z. B. eine Manschette aus einem Werkstoff bestehen, der eine hohe Festigkeit hat aber andererseits so elastisch ist, daß die Dichtlippe mit merklichem Übermaß einen Preßsitz auf der Stange haben kann, und der zugleich gute Laufeigenschaften bei geringem Verschleiß besitzt. Diese Bedingungen werden beispielsweise durch den Werkstoff Polyamid erfüllt. Bei einer bekannten Ausführung wird die radiale Wandstärke der Dichtlippe, die spitz ausläuft, schwach gehalten, damit der Reibungsdruck, der durch die die Vorspannung erzeugende Aufweitung der Dichtlippe entsteht, gering gehalten wird. Auch hier besteht der Nachteil, daß bei hohen Überdrücken das hinter der Dichtlippe sitzende Material an die Stange gepreßt wird und schneller Verschleiß durch Trockenlaufen eintritt. Bei Versuchen mit Dichtlippen am Ende eines zylindrischen Halses von so großer radialer Wandstärke, daß das Anpressen des Materials hinter der Dichtlippe vermieden wird, wurde die Erfahrung gemacht, daß mit zunehmendem Überdruck die Reibung der Dichtlippe stark anwächst. Die Erklärung wurde darin gesehen, daß der hohe Überdruck von 100 und mehr Atmosphären, der nicht nur auf die Dichtlippe selbst, Dichtelement aus elastischem WerkstoffIn a known manner, the sealing element z. B. consist of a cuff made of a material that high strength but on the other hand is so elastic that the sealing lip is noticeably oversized Can have a press fit on the rod, and at the same time has good running properties with little wear. These conditions are met, for example, by the material polyamide. With a well-known Execution, the radial wall thickness of the sealing lip, which tapers to a point, is kept weak so that the The frictional pressure created by the widening of the sealing lip that creates the preload is low is held. Here, too, there is the disadvantage that, in the case of high overpressures, the one behind the sealing lip Material is pressed against the rod and faster wear occurs due to dry running. When trying with sealing lips at the end of a cylindrical neck of such a large radial wall thickness that the Pressing the material behind the sealing lip is avoided, experience has shown that with increasing overpressure the friction of the sealing lip increases significantly. The explanation was seen in that the high overpressure of 100 and more atmospheres, which not only affects the sealing lip itself, Sealing element made of elastic material

mit einer Dichtlippe zur Abdichtungwith a sealing lip for sealing

von hin- und hergehendenof reciprocating

und oder rotierenden Maschinenteilen,
insbesondere Stangen oder Wellenand or rotating machine parts,
especially rods or shafts

Anmelder:Applicant:

Böge G.m.b.H.,
Eitorf/Sieg, Forster Str. 40Böge GmbH,
Eitorf / Sieg, Forster Str. 40

Dipl.-Ing. Franz Tuczek, Eitorf/Sieg,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Franz Tuczek, Eitorf / Sieg,
has been named as the inventor

sondern auch auf deren Umgebung wirkt, ein sehr starkes Anpressen der Dichtlippe an die Stange bewirkt. but also acts on their surroundings, causing the sealing lip to be pressed very strongly against the rod.

Das Dichtelement gemäß der Erfindung schafft hier Abhilfe und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Dichtlippe im ungespannten Zustand größer als der der Stange ist und die Dichtlippe durch einen zylindrischen Schrumpf ring an die Stange gepreßt wird. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß der Anpreßdruck der Dichtlippe in geringerem Maße durch den auf die Umgebung der Dichtlippe wirkenden Überdruck gesteigert wird, da die in drucklosem Zustand vorhandene und den Anpreßdruck bewirkende Schrumpfspannung durch den Überdruck des abzudichtenden Mediums zum Teil aufgehoben wird. Besonders vorteilhaft ist ein Dichtelement gemäß der Erfindung, wenn es zugleich als Lager für die Stange oder Welle ausgebildet ist oder das ganze Lagergehäuse aus demselben Werkstoff wie die Dichtlippe besteht.The sealing element according to the invention provides a remedy here and is characterized in that the The diameter of the sealing lip in the unclamped state is greater than that of the rod and the sealing lip is pressed by a cylindrical shrink ring on the rod. This is advantageous in this way achieved that the contact pressure of the sealing lip to a lesser extent by the on the environment of the The excess pressure acting on the sealing lip is increased, since the pressure present in the depressurized state and the contact pressure causing shrinkage tension due to the overpressure of the medium to be sealed will be annulled. A sealing element according to the invention is particularly advantageous when it is also used as Bearing for the rod or shaft is formed or the entire bearing housing is made of the same material as the sealing lip is made.

Abb. 1 zeigt als Beispiel eines bekannten Dichtelementes eine Dichtmanschette im Schnitt, währendFig. 1 shows as an example of a known sealing element a sealing collar in section, while

Abb. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Dichtelementes gemäß der Erfindung zeigt.Fig. 2 shows an embodiment of a sealing element according to the invention.

In den Abbildungen befindet sich rechts der Dichtlippe der Raum mit höherem Druck. In ihrem oberen Teil ist jeweils die Dichtlippe im gespannten, im unteren Teil dagegen im ungespannten Zustand dargestellt. Bei der bekannten Ausführung wird die Welle 1 durch die Dichtlippe 2 abgedichtet, die aus weichem Werkstoff besteht und sich in axialer Richtung gegen das hinter der Dichtlippe sitzende Material 3 abstützt, das durch den Überdruck an derIn the illustrations, the space with higher pressure is to the right of the sealing lip. In her upper In part, the sealing lip is shown in the tensioned state, in the lower part, however, in the non-tensioned state. In the known embodiment, the shaft 1 is sealed by the sealing lip 2, which consists of consists of soft material and is in the axial direction against the material sitting behind the sealing lip 3 is supported by the overpressure on the

909 757/280909 757/280

Claims (2)

Stelle 4 gegen die Stange gepreßt wird. In der Abb. 2 wird die Stange oder Welle 1' durch die Dichtlippe 2' abgedichtet, die sich an dem Material 5 abstützt. Auf dem unteren Teil der Abbildung sind sowohl der Schrumpfring 7 wie auch die Dichtlippe 2' bzw. das die Dichtlippe umgebende Material 5 im ungespannten Zustand gezeichnet. Es ist zu erkennen, daß ein Spalt zwischen der Dichtlippe 2' und der Kolbenstange 1' und damit überhaupt keine Abdichtung vorhanden ist. Durch das Überschieben des Schrumpfringes 7 wird der Durchmesser der Dichtlippe auf einen Durchmesser verringert, der kleiner ist als der Durchmesser der Kolbenstange, so daß dann im eingebauten Zustand der in Abb. 2, oben, gezeichnet ist, die Dichtlippe die Kolbenstange dichtend umschließt, wobei der Anpreßdruck der Dichtlippe bei dem Überdruck Null durch entsprechende Ausführung des Schrumpf ringes gering gehalten werden kann. Mit zunehmendem Überdruck, der auch in den Spalt zwischen dem Material 5 und dem Schrumpfring 7 eindringen kann, wird der Druck des Schrumpfringes auf das Material 5 kleiner und bei genügend hohem Überdruck kann sogar der Fall eintreten, daß der Schrumpfring lose auf dem Material 5 sitzt und der Anpreßdruck nur von dem Überdruck im Gehäuse hervorgerufen wird, as Nunmehr ist der Anpreßdruck der Diehtlippe gegen die Kolbenstange kleiner, als wenn ohne Vorhandensein des Schrumpfringes von vornherein ein Anpreßdruck durch einen Preßsitz der Dichtlippe vorhanden ist und bei Druckbelastung jeweils der Anpreßdruck aus diesem Preßsitz selbst und zusätzlich aus dem Überdruck resultiert.. Im Gegensatz hierzu ist der Anpreßdruck bei Vorhandensein des Schrumpfringes kleiner, da der hydraulische Überdruck im Bereich der Dichtlippe zu einem Teil durch die Ringspannung des Materials 5 aufgehoben wird. Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, insbesondere kann das Dichtelement sinngemäß angewendet werden, wenn es sich um die Abdichtung am inneren Umfang eines Zylinders handelt und nicht wie bei den Ausführungsbeispielen am äußeren Umfang einer Stange. In Abb. 2 ist erkenntlich, wie durch einen schlanken Kegel 12 eine hydrodynamische Wirkung erzielt werden kann, die bei hin- und hergehenden Stangen in bekannter Weise die Abdichtung unterstützt, soweit es sich um die Abdichtung von Flüssigkeiten handelt. Patent α ::sp nc CHE:Point 4 is pressed against the rod. In FIG. 2, the rod or shaft 1 'is sealed by the sealing lip 2', which is supported on the material 5. On the lower part of the figure, both the shrink ring 7 and the sealing lip 2 'or the material 5 surrounding the sealing lip are drawn in the untensioned state. It can be seen that there is a gap between the sealing lip 2 'and the piston rod 1' and thus no seal at all. By pushing over the shrink ring 7, the diameter of the sealing lip is reduced to a diameter which is smaller than the diameter of the piston rod, so that when installed in Fig. 2, above, the sealing lip sealingly encloses the piston rod, with the contact pressure of the sealing lip at zero overpressure can be kept low by appropriately designing the shrink ring. With increasing overpressure, which can also penetrate into the gap between the material 5 and the shrink ring 7, the pressure of the shrink ring on the material 5 becomes smaller and with a sufficiently high overpressure it can even happen that the shrink ring sits loosely on the material 5 and the contact pressure is only caused by the overpressure in the housing, as now the contact pressure of the die lip against the piston rod is lower than if there is a contact pressure from the beginning without the presence of the shrink ring and the contact pressure from this press fit when there is pressure itself and additionally results from the overpressure. In contrast to this, the contact pressure is lower when the shrink ring is present, since the hydraulic overpressure in the area of the sealing lip is partially canceled by the ring tension of the material 5. The invention is not limited to the exemplary embodiment; in particular, the sealing element can be used analogously when it is a matter of sealing on the inner circumference of a cylinder and not, as in the exemplary embodiments, on the outer circumference of a rod. In Fig. 2 it can be seen how a slender cone 12 can be used to achieve a hydrodynamic effect which, in the case of reciprocating rods, supports the sealing in a known manner, insofar as the sealing of liquids is concerned. Patent α :: sp nc CHE: 1. Dichtelement zur Abdichtung von hin- und hergehenden und/oder rotierenden Stangen oder Wellen gegen sehr hohe Überdrücke aus einem Werkstoff, der die elastischen und die Festigkeitseigenschaften von Polyamiden hat, mit einer Dichtlippe, die am Ende eines zylindrischen Halses sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Dichtlippe (2') im ungespannten Zustand größer als der der Stange (1') ist und die Dichtlippe durch einen zylindrischen Schrumpfring (7) an die Stange gepreßt wird.1. Sealing element for sealing reciprocating and / or rotating rods or Waves against very high overpressures made of a material that has the elastic and strength properties of polyamides with a Sealing lip which sits at the end of a cylindrical neck, characterized in that the diameter the sealing lip (2 ') in the unstressed state is larger than that of the rod (1') and the sealing lip is pressed against the rod by a cylindrical shrink ring (7). 2. Dichtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement sinngemäß zur Abdichtung eines Kolbens am inneren Umfang eines Zylinders verwendet wird.2. Sealing element according to claim 1, characterized in that the sealing element correspondingly to Sealing a piston on the inner circumference of a cylinder is used. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 834 305;
britische Patentschrift Nr. 710 037.Considered publications:
German Patent No. 834 305;
British Patent No. 710 037. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 909 757/280 2.60© 909 757/280 2.60
DEB34962A 1955-03-21 1955-03-21 Sealing element made of elastic material with a sealing lip for sealing reciprocating and / or rotating machine parts, in particular rods or shafts Pending DE1076455B (en)

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