Dichtung aus elastischem Werkstoff Die Erfindung betrifft eine Dichtung aus elasti schem Werkstoff mit einem radial gerichteten Rücken und axial daran angefügter Dichtlippe, die durch eine in einer Ringnut liegende Ringfeder in Dicht richtung belastet ist.
Bei den bekannten Lippendichtungen ist der von der Ringfeder belastete Teil stärker ausgebildet als der Teil, der zwischen der Feder und dem Rücken der Dichtung liegt. Die Ringfeder hat einen ver hältnismässig kleinen Durchmesser und liegt in einer entsprechend schmalen Nut; sie drückt die Lippe radial nach aussen. Die Anpresskraft der Feder wird deshalb durch die Dehnungselastizität der Lippe be grenzt, die mit der Zeit nachlässt, besonders wenn die Lippe am Umfang abgenützt ist. Die Dichtung ge nügt deshalb nach einer gewissen Benützungsdauer nicht mehr. Anderseits wird das dünne Teil der Lip pendichtung von dem zugeführten Druckmittel auf gebläht, so dass es in Gefahr ist, zu brechen oder gegen die zu dichtende Fläche gedrückt und übermässig stark abgenützt wird.
Diese Nachteile werden nach der Erfindung da durch vermieden, dass sich die Ringfeder gegen ihre Auflage an der äussern Flanke der Ringnut presst und dadurch, bezogen auf den seitlich des Dichtungs rückens liegenden Nutgrund, ein das freie Ende der Dichtlippe gegen die abzudichtende Fläche hin drückendes Moment bewirkt, dessen Wirkung im nicht eingebauten Zustand der Dichtung erkennbar ist an einer in der Gegend des Nutgrundes beginnenden Ablenkung des zur Dichtung bestimmten Mantels der Dichtlippe.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Sie zeigt in den Fig. 1 bis 3 eine erste Ausführungsform in ver schiedenen Belastungszuständen, in den Fig. 4 bis 6 drei weitere Ausführungsformen. Die Lippendichtung nach der ersten Ausführungs form besteht aus einem radial gerichteten Rücken 1, an den sich die Dichtlippe 2 axial anschliesst. Die Dichtung soll auf ihrer Aussenseite wirken; sie ist des halb in ihrem äussern Umfang 3 kegelig ausgeführt. In ihrer Mitte besitzt sie eine Öffnung 4, deren Wan dung mit einem Stahlring 5 bewehrt ist und dazu dient, die Dichtung auf einer nicht dargestellten Welle oder Stange zu befestigen.
Die Lippe 2 bildet auf ihrer Innenseite eine Ring nut 6 mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt, die sich unmittelbar an dem Rücken 1 anschliesst.
Die Lippendichtung ist aus elastischem und abriebfestem Werkstoff, z. B. synthetisch hergestell tem Gummi, hergestellt. Im unbelasteten Zustand, das heisst ohne Federbelastung, hat sie die Form nach Fig. 1. Die Aussenfläche 3 bildet einen Kegel gleich bleibender Steigung.
In die Nut 6 ist eine Ringfeder 7 eingelegt. Sie ist aus Runddraht in Schraubenform gewickelt. Die Krümmungshalbmesser des Wickels ist etwas grösser als der Halbmesser des Querschnittes der Nut 6. Die Ringfeder liegt daher an zwei gegenüberliegenden Stellen 8 und 9 der Nut 6 an, die beide etwa auf einem Kreisbogen um die Achse der Lippendich tung liegen.
Sie belastet die Ringnut in Dichtrichtung, das heisst in Richtung der Dichtungsaxe, und drückt diese Ringnut an den genannten Stellen auseinander, wodurch sie, bezogen auf den seitlich des Dichtungs rückens 1 liegenden Nutgrund 11, ein das freie Ende 10 der Lippe gegen die abzudichtende Fläche hin drückendes Moment bewirkt, das heisst, dass das freie Ende 10 der Lippe um den Grund 11 der Ringnut nach aussen gedrückt wird. In nicht eingebautem Zustand der Dichtung ist die Wirkung der Feder bzw. des erwähnten Momentes an einer in der Gegend des Nutgründes 11 beginnenden Ablenkung des zur Dichtung bestimmten Mantels 3 der Lippe 10 zu er kennen, wobei die Aussenfläche 3 die Form eines Kegels mit zwei verschieden schrägen Zonen annimmt.
Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt.
Wird die Lippendichtung in eine Bohrung ein geschoben, gegen deren Wand 12 sie abdichten soll (Fig. 3), so wird das freie Ende 10 der Lippe wieder nach innen gedrückt. Die Ringfeder 7 gibt dabei in Richtung der Dichtungsaxe etwas nach und verschiebt sich gegen die Mittelachse der Dichtung hin. Sie versucht weiterhin, das freie Ende 10 der Lippe um den Nutgrund 11 nach aussen zu schwenken und übt ein solches Moment auch dann noch aus, wenn das Ende 10 der Lippe auf seiner Aussenseite schon weitgehend abgenützt ist, da sie in der Nut 6 ent sprechend nachrückt.
Voraussetzung für diese Wir kung ist, dass der links vom Nutgrund 11 liegende, in den Rücken 1 übergehende Teil der Dichtung und das Ende 10 der Lippe im Verhältnis zu der am Nut grund 11 liegenden Stelle der Lippe verhältnismässig kräftig ausgebildet sind. Das ist aus den gezeich neten Massverhältnissen zu sehen; die dünnste Stelle der Lippe liegt an dem Nutgrund 11. Diese Wirkung kann aber auch durch andere Massnahmen erreicht werden, z. B. dadurch, dass die Dichtlippe in der Nähe des Nutgrundes 11 weicher ausgeführt wird als an den andern Stellen.
Der Aussendurchmesser der Dichtung ist so be messen, dass er an dem Umfang, der dem Nutgrund 11 gegenüberliegt, gleich dem Durchmesser der ab zudichtenden Bohrung ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist in der sonst gleichen Dichtung eine Ringnut 13 angebracht, deren Querschnitt etwa V-förmig ist. Die Ringfeder 7 legt sich gegen die kegeligen Seitenflanken der Ring nut und dreht wiederum das freie Ende 14 der Dich tung um den Nutgrund 15 nach aussen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist eine Ringnut 16 von etwa halbkreisförmigem Querschnitt vorgesehen, die sich nicht unmittelbar an den Rücken 17 der Dichtung anschliesst, sondern gegen das freie Ende 18 der Lippe 2 verlegt ist. Das Dichtungs stück 19 zwischen dem Rücken 17 und der Ringnut 16 ist so kräftig ausgebildet, dass es weder unter dem betriebsmässig auftretenden Druck von z. B.5-7 atü des abzudichtenden Druckmittels, noch unter der Kraft einer eingelegten Ringfeder 20 merklich zusam mengedrückt wird oder nach aussen nachgibt.
Die Ringfeder 20 legt sich in der schon vor stehend beschriebenen Weise gegen die Seiten der Ringnut 16 und spreizt das freie Ende 18 der Lippe um den Nutgrund 21 nach aussen gegen die zu dichtende Fläche hin.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist als In nendichtung gedacht. An den Rücken 22 der Dich tung schliesst sich ein aussenliegender Befestigungs ring 23. Ein Stahlring 24 mit winkelförmigem Quer schnitt ist als Verstärkung eingefügt. An den Rücken 22 schliesst sich die innenliegende Lippe 25, in deren Aussenseite unmittelbar anschliessend an den Rücken 22 eine Ringnut 26 mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt liegt. Eine Ringfeder 27 ist in diese Ringnut eingelegt und spreizt das freie Ende 28 der Lippe 25 um den Grund 29 der Ringnut 26 nach innen. Die innenliegende Dichtfläche 30 hat daher vor dem Aufschieben auf das abzudichtende Teil etwa eine Stange - die Form zweier aneinander grenzender Kegel mit verschiedener Steigung.
Durch die Spreizwirkung der Ringfeder 27, die in diesem Fall nach innen wirkt, wird auch hier wie in den andern Beispielen eine Anpresskraft auf das freie Ende 28 der Lippe ausgeübt, auch wenn es nach einer gewissen Betriebsdauer schon abgenützt sein sollte.
Bei den geschilderten Beispielen bildet die Dich tung einen Teil einer Topfmanschette. Sie kann jedoch auch an andern Teilen verwendet werden, z. B. als Rand einer Membran.
Seal made of elastic material The invention relates to a seal made of elastic material with a radially directed back and axially attached sealing lip which is loaded in the sealing direction by an annular spring located in an annular groove.
In the known lip seals, the part loaded by the annular spring is designed to be stronger than the part which lies between the spring and the back of the seal. The ring spring has a relatively small diameter and is located in a correspondingly narrow groove; it presses the lip radially outwards. The pressing force of the spring is therefore limited by the elasticity of the lip, which decreases over time, especially if the lip is worn around the circumference. The seal is therefore no longer sufficient after a certain period of use. On the other hand, the thin part of the lip seal is inflated by the pressure medium supplied, so that it is in danger of breaking or being pressed against the surface to be sealed and being excessively worn.
According to the invention, these disadvantages are avoided because the ring spring presses against its support on the outer flank of the ring groove and, based on the groove base on the side of the seal, a moment that presses the free end of the sealing lip against the surface to be sealed causes, the effect of which in the non-installed state of the seal can be seen from a deflection of the sealing lip jacket intended for sealing, which begins in the area of the groove base.
Embodiments of the invention are shown in the drawing. It shows in FIGS. 1 to 3 a first embodiment in various load states ver, in FIGS. 4 to 6 three further embodiments. The lip seal according to the first embodiment consists of a radially directed back 1 to which the sealing lip 2 is axially attached. The seal should work on its outside; it is therefore 3 conical in its outer circumference. In its center it has an opening 4, the wall of which is reinforced with a steel ring 5 and is used to attach the seal to a shaft or rod, not shown.
On its inside, the lip 2 forms a ring groove 6 with an approximately semicircular cross-section, which directly adjoins the back 1.
The lip seal is made of elastic and abrasion-resistant material, e.g. B. synthetically manufactured rubber manufactured. In the unloaded state, that is to say without spring loading, it has the shape according to FIG. 1. The outer surface 3 forms a cone with a constant slope.
An annular spring 7 is inserted into the groove 6. It is wound from round wire in the shape of a screw. The radius of curvature of the coil is slightly larger than the radius of the cross section of the groove 6. The ring spring is therefore at two opposite points 8 and 9 of the groove 6, both of which are approximately on an arc around the axis of the lip seal device.
It loads the ring groove in the sealing direction, that is, in the direction of the sealing axis, and pushes this ring groove apart at the points mentioned, whereby, based on the groove base 11 lying on the side of the sealing back 1, the free end 10 of the lip against the surface to be sealed A pressing moment causes, that is, that the free end 10 of the lip is pressed outwards around the base 11 of the annular groove. When the seal is not installed, the effect of the spring or the moment mentioned is to be known at a deflection of the jacket 3 of the lip 10 intended for the seal, beginning in the area of the groove base 11, the outer surface 3 having the shape of a cone with two different assumes oblique zones.
This state is shown in FIG.
If the lip seal is pushed into a bore against the wall 12 of which it is to seal (FIG. 3), the free end 10 of the lip is pressed inward again. The ring spring 7 yields somewhat in the direction of the seal axis and shifts towards the central axis of the seal. She continues to try to pivot the free end 10 of the lip around the groove base 11 to the outside and exerts such a moment even when the end 10 of the lip is already largely worn on its outside, as it is in the groove 6 accordingly move up.
The prerequisite for this we effect is that the part of the seal lying to the left of the groove base 11 and merging into the back 1 and the end 10 of the lip are relatively strong in relation to the point of the lip lying on the groove base 11. This can be seen from the dimensional relationships drawn; the thinnest point of the lip lies on the groove base 11. This effect can also be achieved by other measures, e.g. B. in that the sealing lip in the vicinity of the groove bottom 11 is made softer than at the other points.
The outside diameter of the seal is to be measured so that it is equal to the diameter of the bore to be sealed on the circumference opposite the groove base 11.
In the embodiment according to FIG. 4, an annular groove 13 is provided in the otherwise identical seal, the cross section of which is approximately V-shaped. The ring spring 7 lies against the tapered side flanks of the ring groove and in turn rotates the free end 14 of the device around the groove base 15 to the outside.
In the exemplary embodiment according to FIG. 5, an annular groove 16 of approximately semicircular cross-section is provided, which does not directly adjoin the back 17 of the seal, but is moved against the free end 18 of the lip 2. The sealing piece 19 between the back 17 and the annular groove 16 is so strong that it is neither under the operational pressure of z. B.5-7 atü of the pressure medium to be sealed, is still noticeably compressed under the force of an inserted annular spring 20 or gives way to the outside.
The annular spring 20 lies in the manner already described before standing against the sides of the annular groove 16 and spreads the free end 18 of the lip around the groove base 21 outwards against the surface to be sealed.
The embodiment of FIG. 6 is intended as a nendichtung. On the back 22 of the device closes an external fastening ring 23. A steel ring 24 with an angular cross-section is inserted as a reinforcement. The inner lip 25 closes on the back 22, in the outer side of which there is an annular groove 26 with an approximately semicircular cross-section immediately adjacent to the back 22. An annular spring 27 is inserted into this annular groove and spreads the free end 28 of the lip 25 around the base 29 of the annular groove 26 inward. The inner sealing surface 30 therefore has approximately a rod before it is pushed onto the part to be sealed - the shape of two adjacent cones with different slopes.
As in the other examples, the spreading action of the annular spring 27, which in this case acts inward, exerts a pressing force on the free end 28 of the lip, even if it should be worn out after a certain period of operation.
In the examples described, the device forms part of a cup seal. However, it can also be used on other parts, e.g. B. as the edge of a membrane.