DE2351066B1 - Lip seal for reciprocating rods, especially for high pressure shock absorbers - Google Patents

Lip seal for reciprocating rods, especially for high pressure shock absorbers

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Description

Die Erfindung betrifft eine Lippendichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Gattung.The invention relates to a lip seal of the type described in the preamble of claim 1.

Zur Abdichtung von hin- und hergehenden Stangen, beispielsweise Kolbenstangen, Ventilschäften, Stoßdämpfern, werden vielfach Dichtungsringe mit einer elatisch nachgiebigen Dichtlippe eingesetzt. Dazu ist es allgemein bekannt, die Berührungsstelle der Dichtlippe mit der Stangenoberfläche linien- oder flächenförmig auszubilden, wobei insbesondere bei niederem Druck des abzudichtenden Mediums die Linienberührung und bei unter hohem Druck stehenden, abzudichtenden Medium die Flächenberührung bevorzugt werden.For sealing reciprocating rods, e.g. piston rods, valve stems, shock absorbers, Often sealing rings with an elastically flexible sealing lip are used. For this it is Generally known, the contact point of the sealing lip with the rod surface is linear or flat train, with the line contact and in particular at low pressure of the medium to be sealed if the medium to be sealed is under high pressure, surface contact is preferred.

Durch die DT-PS 1 243 934 ist eine Ventilschaftabdichtung bekannt, welche im Bereich ihrer zylindrischen Dichtfläche eine beide Stirnflächen der Dichtung verbindende, schraubenlinienförmig verlaufende Schmiernut aufweist, die eine gleichmäßige und dosierte Schmierung des sich hin und her bewegenden Ventilschaftes ermöglichen soll. Eine solche Ausführung ist als Hochdruckdichtung nicht brauchbar, da das abzudichtende Medium durch die Dichtflächennut von einer Seite der Dichtlippe zur anderen Seite durchdringen kann.From DT-PS 1 243 934 a valve stem seal is known, which in the area of its cylindrical Sealing surface one which connects both end faces of the seal and runs in a helical manner Has a lubrication groove that provides uniform and metered lubrication of the valve stem moving back and forth should enable. Such a design cannot be used as a high-pressure seal, since that is to be sealed Penetrate the medium through the sealing surface groove from one side of the sealing lip to the other side can.

Zur Abdichtung von sich drehenden Wellen oder Achsen ist es durch die US-PS Re 15 061 bekannt, in einer auf der Wellenoberfläche aufliegenden Dichtlippenfläche eine axial nicht durchgehende, spiralförmige Nut vorzusehen. Infolge der umlaufenden Drehrichtung der abzudichtenden Welle ist es möglich, daß das abzudichtende Medium in die Spiralnut gefördert wird und dabei zur Schmierung zwischen Dichtlippe und Wellenoberfläche beiträgt. Der Einsatz einer solchen Dichtung bei hin- und hergehenden Stangen würde jedoch kaum zur Verbesserung der Schmierwirkung zwischen Dichtlippe und Stangenoberfläche beitragen.For sealing rotating shafts or axles, it is known from US-PS Re 15 061, in a sealing lip surface resting on the shaft surface is an axially non-continuous, spiral-shaped one Provide groove. As a result of the rotating direction of rotation of the shaft to be sealed, it is possible that the shaft to be sealed Medium is conveyed into the spiral groove and thereby for lubrication between the sealing lip and the shaft surface contributes. However, the use of such a seal on reciprocating rods would hardly Contribute to the improvement of the lubricating effect between the sealing lip and the rod surface.

Darüber hinaus ist" es durch die US-PS 2 161 767 nicht neu, bei Wellendichtungsringen mit einer Flächenberührung zwischen Dichtlippe und Wellenoberfläche die Lauffläche der Dichtlippe mit einer umlaufenden, ringförmigen Nut zu versehen und damit die Dichtfläche in zwei axial nebeneinanderliegende Dichtflächenzonen zu unterteilen.In addition, US Pat. No. 2,161,767 "is not new to shaft seal rings with surface contact between the sealing lip and the shaft surface, the running surface of the sealing lip with a circumferential, to provide annular groove and thus the sealing surface in two axially adjacent sealing surface zones to subdivide.

Die DT-AS 2 101 120 offenbart den weiteren Gedanken, die mittels einer in der Dichtfläche eingearbeiteten umlaufenden Nut in zwei Dichtflächenzonen unterteilte Dichtfläche eines Wellendichtungsringes auf der dem abzudichtenden Medium zugewandten Seite der Dichtlippe mit einer in Umfangsrichtung geschlossenen Dichtzone auszubilden und den membranseitigen Dichtflächenbereich durch mehrere, am Umfang der Dichtlippe verteilte Axialnuten als Stützlager für die Dichtlippe zu verwenden. Die Axialnuten haben dabei die Aufgabe, ein von der Rüsckseite der Dichtung separat herangeführtes Schmiermittel in den Stützlagerbereich der Dichtfläche heranzuführen und damit eine hydrodynamische Schmierwirkung bei sich drehender Welle zu ermöglichen.The DT-AS 2 101 120 discloses the further idea, which is worked into the sealing surface by means of a circumferential groove divided into two sealing surface zones sealing surface of a shaft sealing ring on the to be sealed medium facing side of the sealing lip with a closed in the circumferential direction Form the sealing zone and the membrane-side sealing surface area by several, on the circumference of the Sealing lip distributed axial grooves to be used as a support bearing for the sealing lip. The axial grooves have it the task of a lubricant fed separately from the back of the seal into the support bearing area the sealing surface and thus a hydrodynamic lubricating effect when rotating Enable wave.

Zur Verbesserung der Schmierung von Gleitflächen bei Lippendichtungen ist durch die GB-PS 499 480 bereits bekannt, in die auf einer rotierenden Welle oder hin- und hergehenden Stange aufliegende Dichtlippenfläche mehrere geneigt zur Dichtungsachse und parallel zueinander verlaufende Nuten mit in Umfangsrichtung wellen- oder zickzackförmigem Verlauf vorzusehen.To improve the lubrication of sliding surfaces in lip seals, GB-PS 499 480 is already known, in the sealing lip surface resting on a rotating shaft or reciprocating rod several inclined to the seal axis and parallel to each other with grooves in the circumferential direction provide a wavy or zigzag course.

Die Nuten sind abwechselnd zur einen oder anderen Seite der Dichtlippe hin offen. Die zwischen den Nuten verbleibenden Stege weisen dreieckförmige Querschnitte auf. Sowohl der Nutenverlauf als auch der zur Wellen- bzw. Stangenoberfläche hin spitze Stegquerschnitt verhindern den Einsatz einer Dichtung zum Abdichten von unter hohem Druck stehenden Medien.The grooves are alternately open to one side or the other of the sealing lip. The one between the grooves remaining webs have triangular cross-sections. Both the groove course and the for The cross-section of the web, which is pointed towards the shaft or rod surface, prevents the use of a seal for sealing media under high pressure.

Die DT-OS 1 946 570 kommt der Forderung nach verbesserten Gleit- und Schmierverhältnissen bei Hochdruckdichtungen insofern näher, als daß zumindest im späteren Betriebszustand die Dichtlippenfläche eine umlaufende, in sich geschlossene Dichtflächenzone aufweist, während die Dichtlippe zur Mediumsseite hin offene axiale Einschnitte aufweist. Nachteilig ist bei Verwendung einer solchen Dichtung als Stangendichtung der achsparallele Verlauf der Einschnitte, da bei der rein axialen Relativbewegung sich im Bereich der zwischen den Nuten auf der Stangenoberfläche aufliegenden Dichtflächensegmente kein ausreichendes hydrodynamisches Druckpolster zur Schmierung und Entlastung aufbauen kann.DT-OS 1 946 570 meets the demand for improved sliding and lubrication conditions High-pressure seals closer to the extent that, at least in the later operating state, the sealing lip surface has a circumferential, self-contained sealing surface zone, while the sealing lip faces the medium side has open axial cuts. It is disadvantageous when using such a seal as a rod seal the axially parallel course of the incisions, since in the purely axial relative movement in the area of the Sealing surface segments resting on the rod surface between the grooves are not sufficiently hydrodynamic Can build up pressure cushions for lubrication and relief.

Die Erfindung geht von einer derartigen Lippendichtung aus, wie sie im übrigen im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegeben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lippendichtung der zuvor beschriebenen Art für hin- und hergehende Stangen zum Abdichten eines Hochdruckmediums so zu verbessern, daß sich infolge der axialen Stangenbewegung eine dosierte Zufuhr des Druckme-The invention is based on such a lip seal, as it is specified in more detail in the preamble of claim 1.
The invention is based on the object of improving a lip seal of the type described above for reciprocating rods for sealing a high-pressure medium in such a way that, as a result of the axial movement of the rod, a metered supply of the pressure medium is achieved.

diums zwischen die Abstützflächen der Dichtlippe und die Stangenoberfläche ermöglicht und damit einerseits die Dichtlippe entlastet und andererseits die Schmierung der auf der Stangenoberfläche gleitenden Dichtlippe verbessert wird.medium between the support surfaces of the sealing lip and the rod surface and thus on the one hand the sealing lip is relieved and on the other hand the lubrication of the sealing lip sliding on the rod surface is improved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die auf der Stangenoberfläche aufliegenden Begrenzungskanten der Nuten über einen wesentlichen Teil ihrer axialen Erstreckung schräg zur Stangenachse verlaufen. Bei der hin- und hergehenden Bewegung der Stangenoberfläche werden von dem in den Nuten sich stauenden Flüssigkeitsmedium Teile davon mit unter die auf der Stangeoberfläche aufliegenden Abstützflächen der Dichtlippe gefördert. Der schräge Verlauf der Begrenzungskanten der Nuten sorgt dabei für einen möglischt gleichmäßigen hydrodynamischen Aufbau eines Druckentlastungs- und Schmierkeiles zwischen Dichtlippe und Stangenoberfläche.This object is achieved according to the invention in that the rest on the rod surface Boundary edges of the grooves over a substantial part of their axial extent obliquely to the rod axis get lost. During the reciprocating movement of the rod surface, the one in the grooves becomes damming liquid medium parts thereof with under the support surfaces resting on the rod surface the sealing lip promoted. The inclined course of the boundary edges of the grooves ensures one possible uniform hydrodynamic structure of a pressure relief and lubrication wedge between Sealing lip and rod surface.

Weiterhin wird vorgeschlagen, die radiale Tiefe der Nuten derart zu bemessen, daß sie sich nur über einen Teil des radialen Dichtlippenquerschnittes erstrecken. Einerseits genügen für die Zufuhr des Druckmediums in den Dichtflächenbereich radial relativ weniger tiefe Nuten, andererseits trägt der ringförmig geschlossene radial äußere Teil der Dichtlippe zu einer höheren mechanischen Belastbarkeit der Dichtlippe bei.It is also proposed that the radial depth of the grooves should be dimensioned such that they only extend over one Extend part of the radial sealing lip cross section. On the one hand, in the sealing surface area radially has relatively less deep grooves, on the other hand the ring-shaped closed one radially outer part of the sealing lip to a higher mechanical load capacity of the sealing lip.

Von weiterem Vorteil ist es, wenn die vor der ringförmigen Dichtzone endenden Nuten über eine umlaufende Ringnut miteinander verbunden sind. Auf diese Weise ist ein über den Umfang gleichmäßiger Druckaufbau durch das abzudichtende Medium vor der Dichtzone, verbunden mit einer gleichmäßigen, hydrodynamischen Schmierung und Entlastung der Dichtzone, gewährleistet.It is of further advantage if the grooves ending in front of the annular sealing zone have a circumferential one Annular groove are connected to each other. In this way, pressure builds up evenly over the circumference by the medium to be sealed in front of the sealing zone, combined with a uniform, hydrodynamic Lubrication and relief of the sealing zone, guaranteed.

Auch ist es denkbar, daß die Nuten eine unterschiedliehe Tiefe und/oder Breite aufweisen, und zwar derart, daß die Querschnittsflächen der' Nuten zur Mediumsseite in radialer und/oder Umfangsrichtung zunehmen. Dadurch wird eine weiter verbesserte Zufuhr des Mediums in die Nuten und damit zwischen Dichtlippe und Stangenoberfläche erreicht.It is also conceivable that the grooves are different Have depth and / or width in such a way that the cross-sectional areas of the 'grooves to the medium side increase in the radial and / or circumferential direction. This results in a further improved supply of the medium into the grooves and thus between the sealing lip and Bar surface reached.

Schließlich wird vorgeschlagen, die Dichtlippe in an sich bekannter Weise von einem Schraubenzugfederring zu umgeben, dessen radiale Wirkungslinie in einer durch die Dichtzone verlaufenden, radialen Ebene liegt. Durch diese Maßnahme läßt sich die Dichtpressung und damit die Dichtwirkung im Bereich der eigendlichen Dichtstelle der Dichtlippe, nämlich der Dichtzone, noch erhöhen, was in Verbindung mit der besonderen Ausbildung und der damit erzielbaren hydrodynamisehen Schmierung und Entlastung der gesamten Dichtlippenlauffläche möglich ist.Finally, it is proposed that the sealing lip be provided by a helical tension spring washer in a manner known per se to surround, whose radial line of action lies in a radial plane running through the sealing zone. This measure allows the sealing pressure and thus the sealing effect in the area of the intrinsic Sealing point of the sealing lip, namely the sealing zone, still increase what is in connection with the special Training and the thus achievable hydrodynamic lubrication and relief of the entire sealing lip contact surface is possible.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigenEmbodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing and are described below described in more detail. Show it

F i g. 1 bis 3 Dichtungsprofile mit verschieden ausgebildeten Nuten im Bereich der Dichtlippenlauffläche.F i g. 1 to 3 sealing profiles with differently designed Grooves in the area of the sealing lip contact surface.

F i g. 1 zeigt einen halben Querschnitt durch eine Stangendichtung 1, welche zur Abdichtung der strichpunktiert angedeuteten Kolbenstange 2 eines nicht weiter dargestellten Hochdruck-Stoßdämpfers verwendet wird. Die Stangendichtung 1 besteht aus dem Halteteil 3 mit einer eingelagerten, der Versteifung dienenden Metallscheibe 4 und aus einer Dichtlippe 5, welche über eine elastische Membran 6 mit dem Halteteil 3 verbunden ist. Der Einbau einer solchen Dichtung erfolgt derart, daß die Dichtlippe 5 nach innen, d. h. in Richtung auf das abzudichtende Medium 7 (Stoßdämpferflüssigkeit) gerichtet ist. Die auf der Stangenoberfläche aufliegende Lauffläche 8 der Dichtlippe 5 ist in zwei axial nebeneinanderliegende und durch die Umfangsnut 9 voneinander getrennte Dichtflächenbereiche 10, 11 unterteilt, wobei der mediumsseitige Dichtflächenbereich 10 mehrere, am Umfang verteilte Nuten 12 mit schräg zur Stangenachse 13 verlaufenden Begrenzungskanten 14, 15 aufweist und in der axialen Breite einem Vielfachen der Breite der relativ schmalen, in Umfangsrichtung ununterbrochenen Dichtzone 11 auf der dem Medium abgewandten Seite der Lauffläche 8 entspricht Die Nuten 12 haben die Aufgabe, das abzudichtende, unter hohem Druck stehende Medium zwecks Bildung eines Schmierfilmes zwischen der Lauffläche 8 der Dichtlippe 5 und der Kolbenstangenoberfläche zuzuführen und damit einen hydrodynamischen Effekt zu erzielen und darüber hinaus entlastend auf die Dichtlippe 5 einzuwirken.F i g. 1 shows half a cross section through a rod seal 1, which is used for sealing the dash-dotted line indicated piston rod 2 of a high-pressure shock absorber not shown further used will. The rod seal 1 consists of the holding part 3 with an embedded one which is used for stiffening Metal disk 4 and a sealing lip 5, which via an elastic membrane 6 with the holding part 3 connected is. The installation of such a seal is carried out in such a way that the sealing lip 5 faces inwards, d. H. in Direction is directed towards the medium 7 to be sealed (shock absorber fluid). The one on the rod surface lying running surface 8 of the sealing lip 5 is in two axially adjacent and through the circumferential groove 9 divided sealing surface areas 10, 11 from one another, the medium-side sealing surface area 10 a plurality of grooves 12 distributed around the circumference with delimiting edges running obliquely to the rod axis 13 14, 15 and in the axial width a multiple of the width of the relatively narrow, in the circumferential direction uninterrupted sealing zone 11 on the side of the running surface facing away from the medium 8 corresponds to The grooves 12 have the task of sealing the medium under high pressure for the purpose of forming a lubricating film between the running surface 8 of the sealing lip 5 and the piston rod surface to supply and thus to achieve a hydrodynamic effect and, moreover, relieving to act on the sealing lip 5.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 ist die Lauffläche 16 der Dichtlippe 17 einer Stangendichtung 18 mit einer endlosen, in Umfangsrichtung wellenförmig verlaufenden Nut 19 ausgebildet, wobei jeweils die mediumsseitigen Wellenberge über Axialnuten 20 eine Verbindung zur Mediumsseite 7 schaffen.In the embodiment of Figure 2 is the Running surface 16 of the sealing lip 17 of a rod seal 18 with an endless, undulating in the circumferential direction extending groove 19 formed, the medium-side wave crests via axial grooves 20 a Establish a connection to the medium side 7.

Gemäß dem in F i g. 3 dargestellten Ausfürungsbeispiel können die Nuten 21 mit unterschiedlicher radialer Tiefe oder mit unterschiedlicher Breite in Umfangsrichtung ausgebildet sein, wobei die Querschnittsflächen der Nuten 21 zur Mediumsseite 7 hin zunehmen.According to the in FIG. 3 illustrated embodiment The grooves 21 can have different radial depths or different widths in the circumferential direction be formed, the cross-sectional areas of the grooves 21 increasing towards the medium side 7.

Weiterhin ist in der zwischen Dichtlippe 22 und Halteteil 23 vorhandenen Einkerbung 24 ein Schraubenzugfederring 25 eingelegt, dessen radiale WirkungslinieFurthermore, in the notch 24 present between the sealing lip 22 and the holding part 23, there is a helical tension spring washer 25 inserted, its radial line of action

26 in einer durch die Dichtzone 27 verlaufenden radialen Ebene liegt Dadurch wird die Dichtpressung und damit auch die Dichtwirkung im Bereich der Dichtzone26 lies in a radial plane running through the sealing zone 27 thus also the sealing effect in the area of the sealing zone

27 weiter erhöht, was auf Grund des erfindungsgemäß besonders ausgebildeten Laufflächenbereiches 28 in Verbindung mit der gezielten Schmierung der gesamten Lauffläche 29 der Dichtlippe 22 mögleh ist.27 is further increased, which is due to the specially designed running surface area 28 in accordance with the invention Connection with the targeted lubrication of the entire running surface 29 of the sealing lip 22 is possible.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Lippendichtung für hin- und hergehende Stangen zur Abdichtung gegen ein unter höherem Druck stehendes Medium, insbesondere für Hochdruckstoßdämpfer, die eine unter dem Mediumsdruck relativ breit aufliegende Dichtlippe aufweist, mit einer ringförmig umlaufenden relativ schmalen Dichtzone am vom Medium abgewandten Ende der Dichtfläche und mit Nuten im übrigen Dichtflächenbereich die mit dem Raum höheren Drucks in Verbindung stehen und zwischen diesen Nuten in Umfangsrichtung verbleibenden, auf der Stangenoberfläche aufliegenden Abstützflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Stangenoberfläche aufliegenden Begrenzungskanten (14,15) der Nuten (12, 19, 21) über einen wesentlichen Teil ihrer axialen Erstreckung schräg zur Stangenachse (13) verlaufen.1. Lip seal for reciprocating rods to seal against an under higher Pressurized medium, especially for high-pressure shock absorbers, which has a sealing lip that rests relatively wide under the medium pressure, with a ring-shaped circumferential, relatively narrow sealing zone at the end of the facing away from the medium Sealing surface and with grooves in the remaining sealing surface area that are connected to the space of higher pressure stand and between these grooves in the circumferential direction remaining on the rod surface resting support surfaces, characterized in that the on the rod surface overlying boundary edges (14, 15) of the grooves (12, 19, 21) over a substantial part their axial extension run obliquely to the rod axis (13). 2. Lippendichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Tiefe der Nuten (12,19,21) derart bemessen ist, daß sie sich nur über einen Teil des radialen Dichtlippenquerschnittes erstrecken.2. Lip seal according to claim 1, characterized in that the radial depth of the grooves (12,19,21) is dimensioned such that it extends over only part of the radial sealing lip cross section extend. 3. Lippendichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vor der Dichtzone (11) endenden Nuten (12) über eine umlaufende Ringnut (9) miteinander verbunden sind.3. lip seal according to claims 1 and 2, characterized in that the before Sealing zone (11) ending grooves (12) are connected to one another via a circumferential annular groove (9). 4. Lippendichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsflächen der Nuten (21) zur Mediumsseite (7) in radialer und/oder Umfangsrichtung hin zunehmen. 4. lip seal according to claims 1 and 2, characterized in that the cross-sectional areas of the grooves (21) to the medium side (7) increase in the radial and / or circumferential direction. 5. Lippendichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (22) von einem Schraubenzugfederring (25) umgeben, ist, dessen radiale Wirkungslinie (26) in einer durch die Dichtzone (27) verlaufenden radialen Ebene liegt.5. lip seal according to claim 1, characterized in that the sealing lip (22) of a helical tension spring ring (25) is surrounded, the radial line of action (26) in a through the Sealing zone (27) extending radial plane lies.
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