DE102021101196A1

DE102021101196A1 - SEALING ASSEMBLY FOR A LINEAR FEED DEVICE

Info

Publication number: DE102021101196A1
Application number: DE102021101196.5A
Authority: DE
Inventors: Anton Zedelmaier; Kilian Hengge
Original assignee: Otto Bihler Handels Beteiligungs GmbH
Current assignee: Otto Bihler Handels Beteiligungs GmbH
Priority date: 2021-01-21
Filing date: 2021-01-21
Publication date: 2022-07-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung (10) für eine Linearvorschubeinrichtung mit einem zylinderförmigen Gehäuse (12) und einem darin beweglich angeordneten Vorschubelement (14), umfassend ein Dichtungselement (20) mit einem Körperabschnitt (20a), welcher dazu eingerichtet ist, in einer komplementären Ausnehmung (12a) in dem Gehäuse (12) einzuliegen, einer ersten Dichtlippe (22), welche in einem in der Ausnehmung (12a) einliegenden Zustand der Dichtungsanordnung (10) in einem bezogen auf die Ausfahrrichtung des Vorschubelements (14) vorderen Bereich angeordnet ist und über eine Innenwand (12b) des Gehäuses unter einem ersten Winkel (W22) übersteht, und einer zweiten Dichtlippe (24), welche in dem einliegenden Zustand in der Ausfahrrichtung hinter der ersten Dichtlippe (22) angeordnet ist und über die Innenwand (12b) in einem zweiten Winkel (W24) übersteht, wobei zwischen der ersten Dichtlippe (22) und der zweiten Dichtlippe (24) eine Ausnehmung (28) gebildet ist.The present invention relates to a sealing arrangement (10) for a linear feed device with a cylindrical housing (12) and a feed element (14) movably arranged therein, comprising a sealing element (20) with a body section (20a) which is adapted to, in a complementary recess (12a) in the housing (12), a first sealing lip (22) which, when the sealing arrangement (10) is in the recess (12a), is arranged in a front region in relation to the extension direction of the feed element (14). and protrudes over an inner wall (12b) of the housing at a first angle (W22), and a second sealing lip (24) which in the inserted state is arranged behind the first sealing lip (22) in the extension direction and over the inner wall (12b) protrudes at a second angle (W24), a recess (28) being formed between the first sealing lip (22) and the second sealing lip (24).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für eine Linearvorschubeinrichtung mit einem zylinderförmigen Gehäuse und einem darin beweglich angeordneten Vorschubelement sowie eine Linearvorschubeinrichtung mit einem Gehäuse, einem darin verlagerbar aufgenommenen Vorschubelement, einer Antriebsvorrichtung und einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung.The present invention relates to a sealing arrangement for a linear feed device with a cylindrical housing and a feed element arranged movably therein and a linear feed device with a housing, a feed element accommodated displaceably therein, a drive device and a sealing arrangement according to the invention.

Es ist auf dem technischen Gebiet der Linearvorschubeinrichtungen bekannt, Dichtungen zwischen einem Gehäuse einer solchen Anordnung und dem darin beweglich angeordneten Vorschubelement mittels speziell hierfür ausgeführter Dichtungen aus Materialien wie zum Beispiel PTFE, NBR, FKM oder ähnlichem vorzusehen, welche ferner durch einen Spiralfederzug, einen O-Ring und/oder ein Übermaß radial vorgespannt sein können. Hierbei dienen die genannten Dichtungen zur Abdichtung des axial beweglichen Vorschubelements gegen das Austreten von zur Schmierung notwendigen Flüssigkeiten wie Öl und ggf. ferner gegen das Eintreten von Schmutz oder anderen Fremdsubstanzen.It is known in the technical field of linear feed devices to provide seals between a housing of such an arrangement and the feed element movably arranged therein by means of specially designed seals made of materials such as PTFE, NBR, FKM or the like, which are also provided by a spiral spring balancer, an O -Ring and/or an excess can be radially prestressed. In this case, the seals mentioned are used to seal the axially movable feed element against the escape of liquids required for lubrication, such as oil, and possibly also against the ingress of dirt or other foreign substances.

Hierbei hat es sich jedoch gezeigt, dass durch die hohen Ausfahrgeschwindigkeiten derartiger Linearvorschubeinrichtungen in Kombination mit den ebenfalls zu beachtenden langen Hubwegen und dem daraus resultierenden wechselnden Innendruck Leckagen prinzipiell begünstig sind. Ferner stellen auch die große Wärmeentwicklung und der Verschleiß bei hohen Gleitgeschwindigkeiten weitere Faktoren dar, die bei der Ausgestaltung von Dichtungsanordnungen für derartige Linearvorschubeinrichtungen zu bedenken sind.In this context, however, it has been shown that the high extension speeds of such linear feed devices in combination with the long stroke distances that also have to be taken into account and the resulting changing internal pressure generally promote leaks. Furthermore, the large amount of heat generated and the wear at high sliding speeds are further factors that must be considered when designing sealing arrangements for such linear feed devices.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtungsanordnung für eine Linearvorschubeinrichtung mit einem zylinderförmigen Gehäuse und einem beweglich darin angeordneten Vorschubelement bereitzustellen, welche sich einerseits durch eine hervorragende Dichtwirkung und andererseits durch eine lange Lebensdauer und einen geringen Verschleiß auszeichnet und somit unabhängig von Gleitgeschwindigkeit, Hub- und Innendruck des axial beweglichen Vorschubelements das Austreten von Schmiermitteln sowie das Eindringen von Schmutz verhindern kann und dabei gleichzeitig nicht zu einer übermäßigen Erwärmung des Vorschubelements führt.It is therefore the object of the present invention to provide a sealing arrangement for a linear feed device with a cylindrical housing and a feed element movably arranged in it, which is characterized on the one hand by an excellent sealing effect and on the other hand by a long service life and low wear and tear and is therefore independent of the sliding speed, Lifting and internal pressure of the axially movable feed element can prevent the escape of lubricants and the ingress of dirt and at the same time does not lead to excessive heating of the feed element.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Dichtungsanordnung vorgeschlagen, mit einem Körperabschnitt, welcher dazu eingerichtet ist, in einer komplementären Ausnehmung in dem Gehäuse einzuliegen, einer ersten Dichtlippe, welche in einem in der Ausnehmung einliegenden Zustand der Dichtungsanordnung in einem bezogen auf die Ausfahrrichtung des Vorschubelements vorderen Bereich angeordnet ist und über eine Innenwand des Gehäuses unter einem ersten Winkel übersteht, sowie einer zweiten Dichtlippe, welche in dem einliegenden Zustand in der Ausfahrrichtung hinter der ersten Dichtlippe angeordnet ist und über die Innenwand in einem zweiten Winkel übersteht, wobei zwischen der ersten Dichtlippe und der zweiten Dichtlippe eine Ausnehmung gebildet ist.In order to achieve this object, a sealing arrangement is proposed according to the invention, with a body section which is designed to lie in a complementary recess in the housing, a first sealing lip which, when the sealing arrangement is in the recess, is in a position relative to the extension direction of the feed element front area and protrudes over an inner wall of the housing at a first angle, and a second sealing lip, which in the inserted state is arranged behind the first sealing lip in the extension direction and protrudes over the inner wall at a second angle, with between the first sealing lip and a recess is formed in the second sealing lip.

Durch diese neuartige Geometrie einer derartigen Dichtungsordnung mit einer ersten und einer zweiten Dichtlippe, welche zwischen einander ferner eine Ausnehmung begrenzen, kann mit minimalem Aufwand eine erhebliche Verbesserung der Dichtwirkung erzielt werden und somit die oben formulierte Aufgabe gelöst werden.This novel geometry of such a sealing arrangement with a first and a second sealing lip, which also delimit a recess between one another, can achieve a significant improvement in the sealing effect with minimal effort and thus solve the task formulated above.

Hierbei sind der erste und der zweite Winkel jeweils derart zu verstehen, dass sie sich auf die vordere, d. h. entgegen der Ausfahrrichtung des Vorschubelements orientierte Kante der jeweiligen Dichtlippe beziehen. Zwar können hierbei die beiden Winkel der ersten und zweiten Dichtlippe gleich oder im Wesentlichen gleich sein, es zeigt sich jedoch, dass eine weitere Verbesserung der Dichtwirkung dann erzielt wird, wenn der zweite Winkel verschieden von dem ersten Winkel ist, insbesondere größer als der erste Winkel ist.Here, the first and the second angle are to be understood in such a way that they relate to the front, d. H. edge of the respective sealing lip oriented counter to the extension direction of the feed element. Although the two angles of the first and second sealing lip can be the same or essentially the same, it has been shown that a further improvement in the sealing effect is achieved when the second angle is different from the first angle, in particular larger than the first angle is.

Ferner ist die Erfindung nicht auf Ausführungsformen mit lediglich einer ersten und einer zweiten Dichtlippe beschränkt, sondern das Dichtungselement kann ferner wenigstens eine weitere Dichtlippe umfassen, welche über die Innenwand in einem Winkel übersteht und wobei hierbei zwischen der weiteren Dichtlippe und der ihr benachbarten Dichtlippe ebenfalls eine Ausnehmung gebildet ist. Sollten mehr als drei Dichtlippen vorgesehen sein, so können die entsprechenden Ausnehmungen mit Ausnahme der vordersten und hintersten Dichtlippe jeweils beiderseits der verbleibenden Dichtlippen vorgesehen sein.Furthermore, the invention is not limited to embodiments with only a first and a second sealing lip, but the sealing element can also comprise at least one further sealing lip, which protrudes at an angle over the inner wall and in this case between the further sealing lip and the sealing lip adjacent to it also a Recess is formed. If more than three sealing lips are provided, the corresponding recesses can be provided on both sides of the remaining sealing lips, with the exception of the foremost and rearmost sealing lips.

Um ferner bei einer Ausfahrbewegung des Vorschubelements ferner ein Zurückfördern von ggf. ausgetretenem Schmiermittel zu ermöglichen, kann wenigstens eine der Dichtlippen auf ihrer hinteren Seite abgerundet ausgebildet sein, insbesondere näherungsweise tangential zu dem Vorschubelement. Durch eine solche im Wesentlichen tangentiale Ausgestaltung der hinteren Seite von wenigstens einer der Dichtlippen auf der gegenüberliegenden Seite des oben angesprochenen jeweiligen Winkels kann ferner eine große Auflagefläche der entsprechenden Schutzlippe auf dem Vorschubelement herbeigeführt werden, was zu einer Verminderung des Verschleißes im Betrieb der Dichtungsanordnung beitragen kann.In order to also allow any lubricant that may have escaped to be returned during an extension movement of the feed element, at least one of the sealing lips can be rounded on its rear side, in particular approximately tangentially to the feed element. Such a substantially tangential design of the rear side of at least one of the sealing lips on the opposite side of the respective angle mentioned above can also result in a large contact surface of the corresponding protective lip on the feed element, which can contribute to reducing wear during operation of the sealing arrangement .

Weiterhin kann in der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung das Dichtungselement ferner an seinem hinteren Ende eine Schutzlippe aufweisen, welche in dem einliegenden Zustand davon über das entsprechende Ende des Gehäuses und eine Verlängerung der Innenwand davon übersteht, wobei dann vorzugsweise zwischen der Schutzlippe und der benachbarten Dichtlippe eine Ausnehmung gebildet sein kann. Auch durch diese Maßnahme wird verhindert, dass Schmutz oder andere Fremdsubstanzen in die Dichtungsanordnung eintreten können, indem bereits verhindert wird, dass sich diese überhaupt im Bereich des hinteren Endes des Gehäuses ansammeln können.Furthermore, in the sealing arrangement according to the invention, the sealing element can also have a protective lip at its rear end, which in the inserted state thereof projects beyond the corresponding end of the housing and an extension of the inner wall thereof, in which case a recess is preferably formed between the protective lip and the adjacent sealing lip can be. This measure also prevents dirt or other foreign substances from being able to enter the sealing arrangement by already preventing them from being able to collect in the area of the rear end of the housing.

Ähnliche Vorteile ergeben sich weiterhin, wenn das Dichtungselement alternativ oder zusätzlich einen Überstand aufweist, welcher sich in dem einliegenden Zustand abschnittsweise über eine hintere Endfläche des Gehäuses erstreckt.Similar advantages also result if the sealing element alternatively or additionally has a projection which, in the inserted state, extends in sections over a rear end surface of the housing.

Um ferner gegebenenfalls zwischen den Dichtlippen innerhalb der entsprechenden Ausnehmungen angesammeltes Schmiermittel wieder zurückführen zu können, kann ferner wenigstens eine der Ausnehmungen mit einer Bohrung versehen sein, welche dazu eingerichtet ist, in der Ausnehmung angesammelte Substanzen abzutransportieren.In order to be able to return any lubricant that has accumulated between the sealing lips within the corresponding recesses, at least one of the recesses can also be provided with a bore that is designed to transport away substances that have accumulated in the recess.

Wenngleich eine Spannung der Dichtung innerhalb der Ausnehmung in dem Gehäuse der Linearvorschubeirichtung allein dadurch erzielt werden könnte, dass das Dichtungselement mit einem Übermaß gegenüber der Ausnehmung bereitgestellt und in dieses eingepresst wird, so kann ferner die Dichtungsanordnung zusätzlich ein Vorspannelement, beispielsweise einen O-Ring, umfassen, welcher in dem einliegenden Zustand des Dichtungselements ebenfalls in der Ausnehmung einliegt und dazu eingerichtet ist, eine Vorspannung auf das Dichtungselement einzuwirken.Although a tensioning of the seal within the recess in the housing of the linear feed device could be achieved solely by the fact that the sealing element is provided with an oversize relative to the recess and is pressed into it, the sealing arrangement can also additionally have a prestressing element, for example an O-ring. include, which also rests in the inserted state of the sealing element in the recess and is adapted to act on the sealing element a bias.

Wie bereits weiter oben angesprochen, betrifft die vorliegende Erfindung ferner eine Linearvorschubeinrichtung, umfassend ein Gehäuse mit einer Ausnehmung zum Aufnehmen einer Dichtungsanordnung im Bereich seiner Innenwand, ein in dem Gehäuse entlang einer Vorschubachse verlagerbar aufgenommenes Vorschubelement, eine Antriebsvorrichtung zum Verlagern des Vorschubelements und eine in der Ausnehmung in dem Gehäuse einliegende erfindungsgemäße Dichtungsanordnung. Hierbei kann sich die Ausnehmung in dem Gehäuse insbesondere bis zu einem hinteren Ende des Gehäuses erstrecken, an welchem das Vorschubelement aus dem Gehäuse austritt.As already mentioned above, the present invention also relates to a linear feed device, comprising a housing with a recess for receiving a sealing arrangement in the area of its inner wall, a feed element accommodated in the housing so that it can be displaced along a feed axis, a drive device for displacing the feed element and a Recess in the housing inset sealing arrangement according to the invention. In this case, the recess in the housing can extend in particular as far as a rear end of the housing, at which end the advancing element emerges from the housing.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform davon noch deutlicher, wenn diese zusammen mit der beiliegenden 1 betrachtet wird, die eine Ausführungsform davon in einer schematischen Querschnittsansicht zeigt.Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of an embodiment thereof, taken in conjunction with the accompanying 1 is considered, showing an embodiment thereof in a schematic cross-sectional view.

Diese 1 zeigt eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung 10, welche in einer Ausnehmung 12a eines Gehäuses 12 mit einer Innenwand 12b einer nicht weiter dargestellten Linearvorschubeinrichtung einliegt, welche ferner ein innerhalb des Gehäuses 12 beweglich angeordnetes Vorschubelement 14 umfasst, welches bezüglich seiner Längsachse verlagerbar ist.This 1 shows a sealing arrangement 10 according to the invention, which rests in a recess 12a of a housing 12 with an inner wall 12b of a linear feed device not shown in more detail, which further comprises a feed element 14 which is movably arranged within the housing 12 and can be displaced with respect to its longitudinal axis.

Hierbei endet das Gehäuse 12 im rechten Teil von 1, sodass hier das Vorschubelement 14 aus dem Gehäuse 12 austritt und dies dementsprechend als hinteres Ende des Gehäuses 12 bezeichnet wird.Here, the housing 12 ends in the right part of 1 , so that here the feed element 14 exits from the housing 12 and this is accordingly referred to as the rear end of the housing 12.

Um nun das Austreten von Schmierstoff aus dem Bereich 16 zwischen der Innenwand 12b des Gehäuses 12 und dem Vorschubelement 14 zu verhindern, ist in der Ausnehmung 12a des Gehäuses 12 die Dichtungsanordnung 10 vorgesehen, welche neben einem O-Ring 18 ein Dichtungselement 20 umfasst. Hierbei ist der O-Ring 18 dazu vorgesehen, das Dichtungselement 20 in der Ausnehmung 12a vorzuspannen, um es zuverlässig an seinem vorgesehenen Platz zu halten.In order to prevent lubricant from escaping from the area 16 between the inner wall 12b of the housing 12 and the feed element 14 , the sealing arrangement 10 is provided in the recess 12a of the housing 12 , which in addition to an O-ring 18 comprises a sealing element 20 . Here, the O-ring 18 is provided to preload the sealing element 20 in the recess 12a in order to reliably hold it in its intended place.

Das Dichtungselement 20 umfasst wiederum einen Köperabschnitt 20a, welcher einen Großteil der Ausnehmung 12a in dem Gehäuse 12 ausfüllt, sowie eine erste Dichtlippe 22, eine zweite Dichtlippe 24 und eine Schutzlippe 26, welche sich sämtlich über die Innenwand 12b des Gehäuses 12 hinaus erstrecken.The sealing member 20 in turn includes a body portion 20a which fills a majority of the recess 12a in the housing 12, and a first sealing lip 22, a second sealing lip 24 and a protective lip 26, all of which extend beyond the inner wall 12b of the housing 12 also.

Die beiden Dichtlippen 22 und 24 unterscheiden sich hierbei in ihren Winkeln W22 bzw. W24, unter welchen sie über die Innenwand des Gehäuses 12 überstehen, wobei der Winkel W24 in der hier gezeigten Ausführungsform im Wesentlichen ein rechter Winkel ist, während der Winkel W22 in etwa 65° beträgt. Durch die unterschiedliche Ausgestaltung der beiden Winkel W22 und W24 wird die Dichtungswirkung des Dichtungselements 20 gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Dichtungen deutlich verbessert, wobei ferner die Schutzlippe 26 ein Eindringen von Schmutz oder anderen Fremdgegenständen am hinteren Ende des Gehäuses 12 verhindert.The two sealing lips 22 and 24 differ in their angles W22 and W24, respectively, at which they protrude beyond the inner wall of the housing 12, the angle W24 in the embodiment shown here being essentially a right angle, while the angle W22 is approximately is 65°. The different design of the two angles W22 and W24 significantly improves the sealing effect of the sealing element 20 compared to seals known from the prior art, with the protective lip 26 also preventing dirt or other foreign objects from penetrating the rear end of the housing 12 .

Weiterhin ist zwischen der ersten Dichtlippe 22 und der zweiten Dichtlippe 24 sowie zwischen der zweiten Dichtlippe 24 und der Schutzlippe 26 jeweils eine Ausnehmung 28 bzw. 30 vorgesehen, wobei der Übergang zwischen der jeweiligen Dichtlippe 22 bzw. 24 zu der benachbarten Ausnehmung 28 bzw. 30 in einer geschwungenen oder abgerundeten Weise geschieht, sodass die Dichtlippen auf ihrer hinteren Seite jeweils näherungsweise tangential zu dem Vorschubelement 14 ausgerichtet sind. Hierdurch wird zum einen eine Rückführung von in die entsprechende Ausnehmung 28 oder 30 eingedrungenem Schmiermittel ermöglicht und andererseits ein vergrößerter Auflagebereich der Dichtung und damit eine verringerte Abnutzung davon erreicht.Furthermore, a recess 28 or 30 is provided between the first sealing lip 22 and the second sealing lip 24 and between the second sealing lip 24 and the protective lip 26, with the transition between the respective sealing lip 22 or 24 to the adjacent recess 28 or 30 in a curved or rounded manner, so that the sealing lips are each aligned approximately tangentially to the feed element 14 on their rear side. As a result, on the one hand, a return of lubricant that has penetrated into the corresponding recess 28 or 30 is made possible and, on the other hand, an enlarged contact area of the seal and thus reduced wear thereof is achieved.

Zuletzt sei noch auf den Überstand 32 des Dichtungselements 20 hingewiesen, welcher sich über die hintere Endfläche 12c des Gehäuses 12 hinaus erstreckt und dort die Anlagerung von Schmutz oder anderen Fremdsubstanzen verhindert.Finally, reference should also be made to the projection 32 of the sealing element 20, which extends beyond the rear end surface 12c of the housing 12 and prevents dirt or other foreign substances from accumulating there.

Claims

Sealing arrangement (10) for a linear feed device with a cylindrical housing (12) and a feed element (14) arranged movably therein, comprising a sealing element (20) with: - a body portion (20a) adapted to nest in a complementary recess (12a) in the housing (12); - a first sealing lip (22) which, when the sealing arrangement (10) is in the recess (12a), is arranged in a front region in relation to the extension direction of the feed element (14) and via an inner wall (12b) of the housing under a first angle (W22); and - a second sealing lip (24) which, in the retracted state, is arranged behind the first sealing lip (22) in the extension direction and protrudes over the inner wall (12b) at a second angle (W24); a recess (28) being formed between the first sealing lip (22) and the second sealing lip (24).

Sealing arrangement (10) after claim 1 , wherein the second angle (W24) is different from the first angle (W22), in particular greater than the first angle (W22).

Sealing arrangement (10) after claim 1 or claim 2 wherein the sealing element (20) further comprises at least one further sealing lip which protrudes at an angle over the inner wall (12b) and wherein a recess is formed between the further sealing lip and the adjacent sealing lip.

Sealing arrangement (10) according to one of the preceding claims, wherein at least one of the sealing lips (22, 24) is rounded on its rear side, in particular approximately tangentially to the feed element (14).

A sealing arrangement (10) according to any one of the preceding claims, wherein the sealing element (20) further comprises at its rear end a protective lip (26) which in the nested condition extends over the corresponding end of the housing (12) and an extension of the inner wall (12a). projecting therefrom, a recess (30) preferably being formed between the protective lip (26) and the adjacent sealing lip (24).

Sealing arrangement (10) according to one of the preceding claims, in which the sealing element (20) has an overhang (32) which, in the inserted state, extends in sections over a rear end surface (12c) of the housing.

A sealing arrangement (10) according to any one of the preceding claims, wherein at least one of the recesses (28, 30) is provided with a bore which is adapted to transport substances collected in the recess (28, 30) away.

Sealing arrangement (10) according to one of the preceding claims, further comprising a prestressing element (18), for example an O-ring, which in the inserted state of the sealing element (20) also lies in the recess (12a) and is set up to exert a prestress to act on the sealing element (20).

Linear feed device, comprising: - A housing (12) having a recess (12a) for receiving a sealing arrangement (20) in the region of its inner wall (12b); - A feed element (14) accommodated in the housing (12) so as to be displaceable along a feed axis; - A drive device for displacing the feed element (14); and - A sealing arrangement (10) according to one of the preceding claims lying in the recess (12a) in the housing (12).

Linear feed device according to claim 9 , wherein the recess (12a) in the housing (12) extends to a rear end of the housing at which the feed element (14) emerges from the housing (12).