DE2619565A1

DE2619565A1 - HIGH PRESSURE OIL SEAL

Info

Publication number: DE2619565A1
Application number: DE19762619565
Authority: DE
Inventors: Hans Deuring
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1976-05-04
Filing date: 1976-05-04
Publication date: 1977-11-17
Also published as: FR2350524A1; IT1115702B; GB1566034A

Description

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GOET ZEWERKE Burscheid, d. 22.04.1976GOET ZEWERKE Burscheid, d. 04/22/1976

Friedrich Goetze AG 3 ZBT 329/We./Mo. (1584)Friedrich Goetze AG 3 ZBT 329 / We. / Mon. (1584)

HOCHDRUCK - WELLENDICHTRINGHIGH PRESSURE OIL SEAL

Die Erfindung betrifft einen Wellendichtring zur Abdichtung von unter hohem Druck stehendem Medium, insbesondere für Lenkgetriebe von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Dichtungsgehäuse mit etwa winkelförmigem Querschnitt sowie einer darin eingelegten Nutringmanschette. The invention relates to a shaft seal for sealing below High pressure medium, in particular for steering gears of motor vehicles, consisting of a seal housing with about angular cross-section and a grooved ring sleeve inserted therein.

Bei Verwendung von Wellendichtringen zur Abdichtung von unter hohem Druck stehenden Medien werden besondere Anforderungen an die Konstruktion und Ausbildung der Dichtlippen von Manschettendichtungen gestellt, da der Mediumsdruck zu starken Verformungen und somit zu relativ hohem Verschleiß der Dichtlippen führt. Zur Abdichtung von Kolben oder Kolbenstangen ist beispielsweise durch die FR - PS 1.595.326 eine Nutringmanschette bekannt, die auf der dynamisch beanspruchten Dichtlippenseite im Bereich der Bodenfläche eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Stützringes aufweist. Letzterer gleitet dabei auf der abzudichtenden Zylinder - beziehungsweise Stangenoberfläche und verhindert ein Wegfließen des Dichtlippenwerkstoffes infolge des hohen Mediumsdruckes in den Dichtspalt zwischen den relativ zueinander sich bewegenden Maschinenteilen. Da der relativ hohe Mediumsdruck in gleicher Weise auf die zweite Dichtlippe der Nutringmanschette einwirkt, wird somit eine ausreichend gute statische Abdichtung erzielt, so daß bei reiner Hubbewegung zwischen den abzudichtendenWhen using shaft seals to seal under high Pressurized media place special demands on the design and formation of the sealing lips of sleeve seals because the medium pressure leads to strong deformations and thus to relatively high wear of the sealing lips. To the Sealing of pistons or piston rods is known for example from FR-PS 1.595.326 a U-ring collar which is based on the dynamically stressed sealing lip side has a recess for receiving a support ring in the area of the bottom surface. The latter slides on the cylinder or rod surface to be sealed and prevents the from flowing away Sealing lip material due to the high medium pressure in the sealing gap between the machine parts moving relative to each other. Since the relatively high medium pressure acts in the same way on the second sealing lip of the U-ring collar, a sufficiently good static seal is thus achieved, so that with a pure stroke movement between the

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Hochdruck - Wellendichtring ( 1584 )High Pressure Shaft Seal (1584)

Teilen ein zusätzliches Dichtungsgehäuse nicht erforderlich ist.Sharing an additional seal housing is not required.

Bei der Abdichtung von rotierenden Wellen muß das durch die Reibung an der dynamisch beanspruchten Dichtstelle erzeugte Drehmoment über die statisch beanspruchte Dichtstelle auf das angrenzende Maschinenteil zusätzlich übertragen werden. Insbesondere bei normalem, das heißt atmosphärischem Mediumsdruck reicht die durch das Medium erzeugte radiale Dichtkraft an der statisch beanspruchten Dichtstelle zum Übertragen des Drehmomentes nicht aus. Aus diesem Grunde sowie weiteren wirtschaftlichen Überlegungen bestehen Wellendichtringe üblicherweise aus einem im Querschnitt etwa winkelförmigen, meist metallischen Gehäuse, an dessen Radialschenkel eine elastische Dichtlippe anvulkanisiert ist, wobei letztere über eine hoch elastische Zwischenmembran mit dem Rädialschenkel des Dichtungsgehäuses verbunden ist. Um solche Dichtungen auch als Hochdruck - Dichtungen einsetzen zu können, ist es gemäß der FR - PS 1.345.547 bekannt, das freie Ende des radialen Gehäuse schenkeis zu verlängern und als Stützkörper unter den elastischen Membranteil sich erstrecken zu lassen. Infolge des Wellenschlages rotierender Wellen muß ein relativ breiter Spalt zwischen dem Innenumfang des Stütz schenkeis und der Wellenoberfläche verbleiben.When sealing rotating shafts, this must be due to friction Torque generated at the dynamically stressed sealing point via the statically stressed sealing point to the adjacent one Machine part can also be transferred. In particular at normal, that is to say atmospheric, medium pressure is sufficient the radial sealing force generated by the medium at the statically stressed sealing point for transmitting the torque not from. For this reason as well as other economic ones Considerations, shaft sealing rings usually consist of a housing that is roughly angular in cross-section, usually metallic, an elastic sealing lip is vulcanized onto its radial leg, the latter via a highly elastic intermediate membrane is connected to the radial leg of the seal housing. To use such seals also as high pressure seals too can, it is known according to FR - PS 1.345.547 to extend the free end of the radial housing schenkeis and as a support body to be extended under the elastic membrane portion. As a result of the wave impact of rotating waves must be a relative wide gap between the inner circumference of the support schenkeis and the wave surface remain.

Durch die DT - PS 948.464 ist es darüberhinaus bekannt, in eine entsprechende Ausnehmung der Dichtlippe eines Wellendichtringes einen Hartstoffring einzukleben, der mit seinem Innenumfang aufIt is also known from DT-PS 948.464 to fit into a corresponding recess in the sealing lip of a shaft seal to glue a hard material ring with its inner circumference on

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Hochdruck - Wellendichtring ( 1584 )High Pressure Shaft Seal (1584)

der Wellenoberfläche aufliegt und zur Führung der Dichtlippe auf der unrund umlaufenden Wellenoberfläche dient.the shaft surface and to guide the sealing lip the non-circular circumferential shaft surface is used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wellendichtring zur Abdichtung von unter hohem Druck stehendem Medium, wie sie insbesondere zur Abdichtung von Lenkgetrieben von Kraftfahrzeugen benötigt werden, zu schaffen. Dabei ist von dem durch die US - PS 1.942.705 geprägten Stand der Technik auszugehen, wonach die Anordnung einer Nutringmanschette in einem im Querschnitt etwa winkelförmigen Dichtungsgehäuse als an sich bekannt vorauszusetzen ist. Diese besonders einfache Dichtringkonstruktion weist den Nachteil auf, daß die dynamisch beanspruchte Dichtlippe bei hohem Mediums druck keine ausreichende axiale Abstützung besitzt.The invention is based on the object of a shaft seal for sealing media under high pressure, such as those required in particular for sealing steering gears of motor vehicles. It is of the by the US Pat. No. 1,942,705 coined prior art should be assumed, according to which the arrangement of a U-ring collar in a seal housing which is approximately angular in cross section is known per se is to be assumed. This particularly simple sealing ring construction has the disadvantage that the dynamically stressed sealing lip does not have sufficient axial support when the medium pressure is high.

Die er findung s gemäße Lösung besteht nunmehr darin, daß zwischen der Bodenfläche der Nutringmanschette und dem radialen Schenkel des Dichtungsgehäuses eine Ausnehmung zur Aufnahme eines an sich bekannten Stützringes vorgesehen ist. Wenngleich die Anordnung eines Stützringes bei als Stangendichtungen dienenden Nutringmanschetten generell bekannt ist, so vermittelt die nunmehr vorgeschlagene Lösung den Vorteil einer besonders einfachen Halterung des Stützringes mittels des freien Endes des Radialschenkels des Dichtungsgehäuses. Darüberhinaus wird auf diese Weise eine aus drei Einzelteilen zusammensetzbare Dichtungseinheit geschaffen, die nicht nur einfach herstellbar, sondern auch optimal in ihrerThe solution according to the invention is now that between the bottom surface of the U-ring collar and the radial leg of the seal housing a recess for receiving a known support ring is provided. Although the arrangement of a support ring in U-ring collars serving as rod seals is generally known, it is now conveyed proposed solution has the advantage of a particularly simple mounting of the support ring by means of the free end of the radial leg of the seal housing. In addition, a sealing unit that can be assembled from three individual parts is created in this way, which are not only easy to manufacture, but also optimal in their

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Hochdruck - Wellendichtung ( 1584 )High Pressure Shaft Seal (1584)

Wirkung ist.Effect is.

Zwecks Vermeidung einer Reibung zwischen dem Stützring und der Wellenoberfläche wird vorgeschlagen, daß der Innendurchmesser des Stützringes geringfügig größer ausgebildet ist als der Wellendurchmesser. Hierbei ist an eine Spielpassung der ISO - Norm gedacht. Der Stützring ist somit als ein Beilagering zu dem Radialschenkel des Dichtungsgehäuses zu betrachten, da die Herstellung eines Dichtungs gehäuses mit einem fein tolerierten Innendurchmesser des Radialschenkels nur mit besonders hohem Aufwand möglich wäre.In order to avoid friction between the support ring and the shaft surface, it is proposed that the inner diameter of the support ring is slightly larger than the shaft diameter. A clearance fit is required here according to the ISO standard thought. The support ring is therefore to be regarded as a shim ring for the radial leg of the seal housing, since the manufacture a seal housing with a finely toleranced inner diameter of the radial leg would only be possible with particularly great effort.

Zur Vermeidung einer axial relativ breit bauenden Dichtungseinheit genügt es, wenn die radiale Tiefe der Ausnehmung in der Nutringmanschette geringer als die Stärke der wellenseitigen Dichtlippe und damit auch der Stützring selbst radial niedrig ausgebildet ist.To avoid an axially relatively wide sealing unit it is sufficient if the radial depth of the recess in the U-ring collar is less than the thickness of the sealing lip on the shaft side and thus the support ring itself is designed to be radially low.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die wellenseitige Dichtlippe eine durch entgegengesetzt geneigte innere Umfangsflachen gebildete Dichtkante aufweist, das heißt die dynamisch beanspruchte Dichtlippe der Nutringmanschette entspricht somit der Form eines üblichen Wellendichtringes.It is also proposed that the sealing lip on the shaft side one formed by oppositely inclined inner peripheral surfaces Has sealing edge, that is, the dynamically stressed sealing lip of the U-ring collar corresponds to the shape of a usual shaft seal.

Insbesondere bei stark schwankendem Mediumsdruck ist es von Vorteil, wenn die von der Dichtkante in Richtung auf den StützringIn particular with strongly fluctuating medium pressure it is of Advantage if the from the sealing edge in the direction of the support ring

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Hochdruck - Wellendichtung ( 1584 )High Pressure Shaft Seal (1584)

verlaufende innere Umfangs fläche der Dichtlippe unter einem Winkelextending inner circumferential surface of the sealing lip at an angle

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von weniger als 10 , vorzugsweise 5 , geneigt zur Wellenoberfläche verläuft. Damit ist bei relativ niedrigem Mediumsdruck eine Berührung der Dichtlippe mit der Wellenoberfläche ausschließlich im Bereich der Dichtkante sichergestellt, während bei extrem hohem Mediumsdruck die gesamte innere Umfangsfläche der Dichtlippe ohne besonders starke Verformung des Dichtlippenquerschnittes gleichmäßig auf der Wellenoberfläche zur Auflage kommt.less than 10, preferably 5, inclined to the wave surface runs. This means that when the medium pressure is relatively low, contact between the sealing lip and the shaft surface is only possible in the Area of the sealing edge ensured, while with extremely high medium pressure the entire inner circumferential surface of the sealing lip comes to rest evenly on the shaft surface without particularly strong deformation of the sealing lip cross-section.

Schließlich ist es von Vorteil, wenn die wellenseitige Dichtlippe von einem Schraubenzugfederring umgeben ist, so daß bei Abfall des Mediumsdruckes auf den Atmosphärendruck die Dichtkante der Dichtlippe unter einer Mindestpressung auf der Wellenoberfläche dichtend aufliegt.Finally, it is advantageous if the sealing lip on the shaft side of is surrounded by a coil spring washer, so that when the medium pressure drops to atmospheric pressure, the sealing edge of the Sealing lip rests sealingly on the shaft surface under a minimum pressure.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen :An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. Show it :

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erFig. 1 is a cross section through a he

findungsgemäßen Hochdruck - WeI-lendichtring high pressure shaft sealing ring according to the invention

Fig. 2 einen Teilschnitt durch die EinbauFig. 2 is a partial section through the installation

verhältnisse des Hochdruck - WeI-lendichtringes in einem Hydro Lenkgetriebe conditions of the high pressure shaft sealing ring in a hydro steering gear

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Hochdruck - Wellendichtung ( 1584 ) -J/- High pressure shaft seal (1584) -J / -

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Der in Fig. 1 dargestellte Wellendichtung besteht aus dem im Querschnitt winkelförmigen Dichtungsgehäuse 1, einer darin eingelegten Nutringmanschette 2, die durch den Gehäusekragen 3 gegen axiales Herausfallen gesichert ist, sowie aus dem in einer Ausnehmung 4 in der Bodenfläche 5 der Nutringmanschette 2 eingelegten Stützring 6, welcher durch den Radialschenkel 7 des Dichtungsgehäuses 1 axial gehalten wird. Die Mediumsseite ist mit 8, die statische Dichtlippe mit 9 und die dynamische Dichtlippe mit 10 bezeichnet. Letztere weist am Außenumfang eine Nut 11 zur Aufnahme eines Schraubenzugfeder ringes 12 auf, während am Innenumfang eine Dichtkante 13 durch zwei entgegengesetzt geneigte innere Umfangsflächen 14, 15 gebildet ist. Der Neigungswinkel zwischen der inneren Umfangsfläche 14 und der Wellenoberfläche ( letztere ist strichpunktiert angedeutet ) beträgt etwa 5 . Die innere zylindrische Urnfangs fläche 16 des Stützringes 6 weist einen um 0, 1 bis 0, 2 mm größeren Durchmesser gegenüber der Welle auf.The shaft seal shown in Fig. 1 consists of the in cross section angular seal housing 1, one inserted therein U-ring collar 2, which is secured against falling out axially by the housing collar 3, as well as from the in a recess 4 in the bottom surface 5 of the U-ring collar 2 inserted support ring 6, which axially through the radial leg 7 of the seal housing 1 is held. The medium side is denoted by 8, the static sealing lip by 9 and the dynamic sealing lip by 10. Latter has a groove 11 on the outer circumference for receiving a helical tension spring ring 12, while on the inner circumference a sealing edge 13 by two oppositely inclined inner circumferential surfaces 14, 15 is formed. The angle of inclination between the inner peripheral surface 14 and the shaft surface (the latter is dot-dashed indicated) is about 5. The inner cylindrical circumferential surface 16 of the support ring 6 has a 0.1 to 0.2 mm larger Diameter compared to the shaft.

Das Dichtungsgehäuse 1 besteht aus Metall und ist als Blechteil gezogen. Die Nutringmanschette 2 besteht aus Gummi, während der Stützring aus einem relativ harten Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften, beispielsweise aus PTFE, hergestellt ist.The seal housing 1 is made of metal and is drawn as a sheet metal part. The U-ring collar 2 is made of rubber, while the Support ring is made from a relatively hard material with good sliding properties, for example from PTFE.

Fig. 2 zeigt die Einbauverhältnisse des Wellendichtringes nach Fig. 1 bei einem hydraulischen Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeuges. Der Wellendichtring ist in einer zur Mediums Seite 8' hin offenen Ausnehmung 17 des Getriebegehäuses 18 derart angeordnet, daßFig. 2 shows the installation conditions of the shaft seal Fig. 1 in a hydraulic steering gear of a motor vehicle. The shaft sealing ring is arranged in a recess 17 of the gear housing 18, which is open towards the medium side 8 ', in such a way that

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Hochdruck - Wellendichtung ( 1584 }High Pressure Shaft Seal (1584}

der Druck des Mediums sowohl die Mutringmanschette 2 als auch das Dichtongsgehäuse I axial und radial an die Begrenzungsflächen der Ausnehmung 17 dichtend anpreßt. Zur Verstärkung der statischen Abdichtung zwischen dem Dichtungsgehäuse 1 und denn Getriebegehäuse 18 dient eine auf das Dichtungsgehäuse vorher aufgebrachte Lackschicht. Zur Demontage des Wellendichtringes sind mehrere, ana Umfang verteilte Bohrungen. 19 im dem radialen. Plansch 2,0 des Getriebegehäuses 18 vorgesehen, durch weiche Ausdrückstempel eines nicht weiter dargestellten Werkzeuges dem mit hoher Kraft in die Aufnahme 17 eingepreßten Wellendichtring wieder gleichmäßig herausdrücken können.the pressure of the medium both the nut ring collar 2 and the Seal housing I axially and radially to the boundary surfaces of the Recess 17 presses sealingly. To strengthen the static seal between the seal housing 1 and the gear housing 18 is used a previously applied to the seal housing Lacquer layer. To dismantle the shaft seal several, ana circumference distributed holes. 19 in the radial. Splash 2.0 des Gear housing 18 provided by soft ejector of a tool, not shown, the shaft sealing ring pressed into the receptacle 17 with great force again evenly can push out.

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LeerseifeEmpty soap

Claims

GOET Z E WE RKE Burscheid, d. 04/22/1976

Friedrich Goetze AG ZBT 329 / We. / Mon. (1584)

PATENT CLAIMS

Shaft sealing ring for sealing media under high pressure, especially for steering gears of motor vehicles, consisting of a seal housing with approx angular cross-section and a U-ring collar inserted therein, characterized in that between the bottom surface (5) of the U-ring collar (2) and the radial leg (7) of the seal housing (1) have a recess (4) is provided for receiving a known support ring (6).

2.} Shaft sealing ring according to claim 1, characterized in that

that the diameter of the inner circumferential surface (16) of the Support ring (6) is slightly larger than the shaft diameter.

3.) Shaft sealing ring according to Claims 1 and 2, characterized in that that the radial depth of the recess (4) is less than the thickness of the shaft-side sealing lip (10) is.

4.) Shaft sealing ring according to claims 1 to 3, characterized in that that the shaft-side sealing lip (10) has an oppositely inclined inner peripheral surface (14,

709846/0231 _2/# 709846/0231 _{2 / #}

Hochdruck - Weilendichtring ( Patentansprüche / 1584 ) -jt - High pressure - Weilendichtring (patent claims / 1584) -jt -

15) has formed sealing edge (13).

5.) Weil sealing ring according to claims 1 to 4, characterized in that that the inner circumferential surface running from the sealing edge (13) in the direction of the support ring (6} (14) of the sealing lip (10) at an angle of less than 10, preferably 5, inclined to the shaft surface runs.

6.) Weil sealing ring according to claims 1 to 5, characterized in that that the sealing lip (10) on the shaft side is surrounded by a coil spring ring (12}.

/ UlMV

^ ossieck

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