DE977331C - Seal made of elastic material - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung aus elastischem Werkstoff mit einem radial gerichteten Rücken und axial an den Rücken angefügter Dichtlippe, die eine im wesentlichen kegelige, einer abzudichtenden Fläche gegenüberliegende Mantelfläche aufweist und die in Dichtungsrichtung durch die Radialspannung einer Schraubenringfeder belastet ist, die in einer im Querschnitt halbkreisförmigen und den Lippenquerschnitt an einer dünnsten Stelle schwächenden Ringnut der Dichtlippeninnenseite liegt.The invention relates to a seal made of elastic material with a radially directed Back and axially attached to the back sealing lip, which is a substantially conical, one to be sealed Surface having opposite lateral surface and which in the sealing direction by the Radial tension of a helical ring spring is loaded in a semicircular cross-section and the annular groove on the inside of the sealing lip that weakens the lip cross-section at a thinnest point lies.

Bei bekannten derartigen Dichtungen liegt die Ringfeder nicht am Rücken der Dichtung an. Sie drückt deshalb nur in radialer Richtung auf die Dichtlippe. Außerdem wirkt bei diesen Dichtungen das Druckmittel auf den meist etwas längeren und oft verhältnismäßig dünn ausgebildeten, zwischen der Ringfedernut und dem Dichtungsrücken liegenden Teil der Dichtlippe ein, so daß das Druckmittel diesen Teil der Dichtlippe aufbläht. Durch die Verformung legt sich dann der genannte Dichtlippenteil an der abzudichtenden Fläche an, und es entstehen erhöhte Reibung und Abnutzung. Oft aber reißt auch infolge dieser Beanspruchung nach einer gewissen Zeit die Lippe an dem dünnen Übergang zum Rücken ab, und die Dichtung verliert schlagartig ihre Wirksamkeit. Um dies zu vermeiden, hat man bereits Dichtungsrücken mit in die Lippen hineinreichenden Metallverstärkungen ausgeführt. Diese aber verteuern die Dichtungen wesentlich. Bei anderen Ausführungen sind die Lippen auf ihrer ganzen Länge verhältnismäßig kräftig, insbesondere dicker als der Rücken ausgeführt. Die Anpreßkraft einer Dichtlippe wird aber immer durch ihre Dehnungselastizität begrenzt. Diese Elastizität läßt bekanntlich bei jedem Material mit der ZeitIn known seals of this type, the annular spring does not rest on the back of the seal. she therefore only presses in the radial direction on the sealing lip. It also acts on these seals the pressure medium on the usually somewhat longer and often relatively thin, between the annular spring groove and the seal back lying part of the sealing lip, so that the pressure medium inflates this part of the sealing lip. As a result of the deformation, the named sealing lip part is then laid down on the surface to be sealed, and there is increased friction and wear. But often The lip at the thin transition also tears as a result of this stress after a certain time to the back, and the seal suddenly loses its effectiveness. To avoid this, has one already has the back of the seal reaching into the lips Metal reinforcements carried out. But these make the seals much more expensive. In other designs, the lips are open its entire length relatively strong, especially thicker than the back. The pressing force a sealing lip is always limited by its elasticity. This elasticity As is well known, with every material leaves with the time

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nach, und es genügt dann bei einer solch dicken, im Laufe der Zeit abgenutzten Dichtlippe die Kraft der Feder nicht mehr, um die Lippe noch sicher an die abzudichtende Fläche anzulegen. Dazu kommt, daß die Ringfedern oft einen verhältnismäßig kleinen Windungsdurchmesser haben und in einer entsprechend schmalen Nut liegen, so daß sie Durchmesseränderungen nicht ohne Beeinträchtigung ihrer Elastizität folgen können. ίο Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden.after, and with such a thick sealing lip that has been worn down over time, the force is sufficient the spring no longer in order to securely place the lip on the surface to be sealed. In addition, that the ring springs often have a relatively small coil diameter and in a correspondingly narrow groove so that they do not change diameter without impairment can follow their elasticity. ίο It is the object of the present invention, to avoid these disadvantages.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Ringnut in an sich bekannter Weise unmittelbar an den Rücken anschließt und der zwischen der dünnsten Stelle und dem Rücken liegende Teil der Dichtlippe mindestens so stark ausgebildet ist, daß sich die Dichtlippe dort entgegen dem auf sie wirkenden Anteil der Federkraft nicht wesentlich verformt und entgegen dem betriebsmäßig auftretenden Innendruck radial von der gegenüberliegenden, festen Dichtfläche entfernt bleibt, und daß jede Windung der Schraubenringfeder in an sich bekannter Weise einerseits an einem Anlagepunkt der an den Rücken anschließen-S5 den Nutseite, andererseits an einem dem ersten Anlagepunkt in axialer Richtung im wesentlichen gegenüberliegenden Anlagepunkt der Ringnut anliegt und somit zusätzlich zu der Radialspannung des Schraubenfederrings, die zwischen der dünnsten Stelle und dem freien Ende an der Dichtlippe angreift, auf das freie Ende der Dichtlippe ein diese um die dünnste Stelle auf die abzudichtende Fläche hin schwenkendes Moment ausübt.This object is achieved according to the invention in that the annular groove is known per se Way directly to the back and that between the thinnest point and the back lying part of the sealing lip is at least so strong that the sealing lip is opposite there the portion of the spring force acting on it is not significantly deformed and contrary to the operationally occurring internal pressure radially away from the opposite, fixed sealing surface remains, and that each turn of the helical ring spring in a known manner on the one hand a contact point that connects to the back-S5 the groove side, on the other hand on one of the first Contact point rests in the axial direction essentially opposite contact point of the annular groove and thus in addition to the radial tension of the helical spring ring, which is between the thinnest Place and the free end engages the sealing lip, on the free end of the sealing lip this exerts a pivoting moment around the thinnest point on the surface to be sealed.

Es sind zwar Dichtungen bekannt, bei denen die Ringfeder am Dichtungsrücken anliegt. Bei einem Teil dieser Dichtungen ist der Nutgrund der Ringfedernut jedoch so stark ausgebildet, daß die Dichtlippe nicht abknicken kann, die Dichtung nach einer gewissen Abnutzung daher nicht mehr dicht anliegt. Bei einer anderen bekannten Dichtung erscheint ein solches Abknicken denkbar. Dabei ist jedoch der Durchmesser der Ringfederwindungen bei der bekannten Dichtung im Verhältnis zum Durchmesser der Dichtung sehr klein; ein wesentliches, das Abknicken förderndes Moment ist deshalb nicht zu erwarten. Weiterhin ist die genannte Dichtung durch ihre Herstellung aus Fasermaterial nicht in der Lage, mit ihrer in radialer Ebene liegenden verhältnismäßig großen Dichtlippenringfiäche in radialer Richtung elastisch nachzugeben. Schließlich besitzt ihre die Ringfeder aufnehmende Nut keinen Halbkreisquerschnitt, und es ist deshalb nicht möglich, daß die Ringfeder beim Nachstellen der eventuell abgenutzten Dichtlippe auf der dem Rücken der Dichtung zugekehrten Bogenseite der Ringnut schräg nach außen abrutscht. Dies geschieht aber bei dem Gegenstand der Erfindung, bei dem die Ringfeder, wie Versuche ergaben, bis zum völligen Durchwetzen der Ringfedernut in radialer und axialer Richtung nachrutscht und dadurch die Dichtlippe in einem größtmöglichen Bereich nachstellt.Seals are known in which the ring spring rests on the back of the seal. At a Part of these seals, however, the groove base of the annular spring groove is so strong that the sealing lip cannot kink, so the seal no longer fits tightly after a certain amount of wear. In the case of another known seal, such a kinking appears conceivable. It is However, the diameter of the annular spring coils in the known seal in relation to Diameter of the seal very small; is therefore an essential moment that promotes kinking not to be expected. Furthermore, the seal mentioned is due to its manufacture from fiber material not able to with their relatively large sealing lip ring surface lying in the radial plane to yield elastically in the radial direction. Finally, its groove has the ring spring receiving it no semicircular cross-section, and it is therefore not possible that the ring spring when readjusting the possibly worn sealing lip on the curved side of the annular groove facing the back of the seal slips outwards at an angle. But this happens in the subject matter of the invention in which the Ring spring, as tests have shown, until the ring spring groove is completely worn through in radial and slips in the axial direction and thereby readjusts the sealing lip in the largest possible range.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt Fig. ι eine Dichtung mit einer zur Aufnahme einer Schraubenringfeder bestimmten Ringnut an der Dichtlippe,An embodiment of the invention is shown in the drawing, namely shows Fig. Ι a seal with an annular groove intended for receiving a helical ring spring the sealing lip,

Fig. 2 die gleiche Dichtung mit der eingelegten Ringfeder vor dem Einsetzen der Dichtung in ihre Bohrung und2 shows the same seal with the inserted annular spring before the seal is inserted into it Bore and

Fig. 3 die Dichtung nach dem Einsetzen in ihre Bohrung.3 shows the seal after it has been inserted into its bore.

Die Dichtung besteht aus einem Rücken 1, an den sich die Dichtlippe 2 anschließt. Die Dichtung soll auf ihrer Außenseite wirken und ist deshalb an ihrem äußeren Umfang 3 kegelig ausgeführt. In ihrer Mitte besitzt sie eine öffnung 4, die von einem Stahlring 5 umgeben ist und dazu dient, die Dichtung auf einer nicht dargestellten Welle oder Stange zu befestigen.The seal consists of a back 1 to which the sealing lip 2 adjoins. The seal is supposed to act on its outside and is therefore designed to be conical on its outer periphery 3. In its center it has an opening 4, which is surrounded by a steel ring 5 and serves to the To fasten the seal on a shaft or rod, not shown.

Die Lippe 2 bildet auf ihrer Innenseite eine Nut 6 mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt, die sich unmittelbar an den Rücken 1 anschließt.The lip 2 forms on its inside a groove 6 with an approximately semicircular cross-section, which directly adjoins the back 1.

Die Lippendichtung ist aus elastischem und abriebfestem Werkstoff hergestellt. Im unbelasteten Zustand, d. h. ohne Federbelastung, hat sie die Form nach Fig. 1. Die Außenfläche 3 bildet einen Kegel gleichbleibender Steigung.The lip seal is made of elastic and abrasion-resistant material. Im unencumbered Condition, d. H. without spring loading, it has the shape according to FIG. 1. The outer surface 3 forms a Cone of constant slope.

In die Nut 6 ist eine Ringfeder 7 eingelegt. Sie ist aus Runddraht in Schraubenform gewickelt. Der Krümmungshalbmesser des Wickels ist etwas größer als der Halbmesser des Querschnitts der Nut 6. Die Ringfeder liegt daher an zwei gegenüberliegenden Punkten 8 und 9 der Nut 6 an, die beide etwa auf einem Radius um die Achse der Lippendichtung liegen. Sie drückt die Ringnut an diesen Punkten auseinander, so daß das freie Ende 10 der Lippe um den Grund 11 der Ringnut nach außen gedrückt wird. Die Außenfläche 3 nimmt deshalb die Form eines Kegels mit zwei verschieden schrägen Zonen an. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt.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, the both lie approximately on a radius around the axis of the lip seal. It presses the ring groove these points apart so that the free end 10 of the lip around the base 11 of the annular groove is pressed outside. The outer surface 3 therefore takes the shape of a cone with two different inclined zones. This state is shown in FIG.

Wird die Lippendichtung in eine Bohrung eingeschoben, gegen deren Wand 12 sie abdichten soll (Fig. 3), so wird das freie Ende 10 der Lippe wieder nach innen gedruckt. Die Ringfeder 7 gibt dabei seitlich 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 lange Zeit aus, auch wenn das Ende 10 der Lippe auf-seiner Außenseite schon weitgehend abgenutzt ist, da sie in der Nut 6 entsprechend nachrückt. Voraussetzung für diese Wirkung 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 Nutgrund 11 liegenden Stelle der Lippe verhältnismäßig kräftig ausgebildet sind. Das ist aus den gezeichneten Maßverhältnissen zu sehen, die dünnste Stelle der Lippe liegt an dem Nutgrund 11. laoIf the lip seal is pushed into a bore against the wall 12 of which it is intended to seal (Fig. 3), the free end 10 of the lip is pressed inwards again. The ring spring 7 is there to the side and shifts towards the central axis of the seal. she tries Furthermore, the free end 10 of the lip to pivot around the groove base 11 outward and exercises Such a moment for a long time, even if the end 10 of the lip on-its outside already is largely worn because it moves up in the groove 6 accordingly. Prerequisite for this effect is that the left of the groove base 11, merging into the back 1 part of the seal and the end 10 of the lip relative to the location of the lip lying on the groove base 11 are strongly trained. This can be seen from the drawn proportions thinnest part of the lip is at the bottom of the groove 11. lao

Der Außendurchmesser der Dichtung ist so bemessen, daß er an dem Umfang, der dem Nutgrund 11 gegenüberliegt, gleich dem Durchmesser der abudichtenden Bohrung -ist.The outer diameter of the seal is dimensioned so that it is on the circumference of the groove base 11 is opposite, equal to the diameter of the sealing Bore -is.

Bei den geschilderten Beispielen bildet die Dichtung einen Teil einer Topfmanschette. Sie kann je-In the examples described, the seal forms part of a cup seal. She can

doch auch an anderen Teilen verwendet werden, z. B. als Rand einer Membran.but can also be used on other parts, e.g. B. as the edge of a membrane.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: i. Dichtung aus elastischem Werkstoff mit einem radial gerichteten Rücken und axial an den Rücken angefügter Dichtlippe, die eine im wesentlichen kegelige, einer abzudichtenden Fläche gegenüberliegende Mantelfläche aufweist und die in Dichtungsrichtung durch die Radialspannung einer Schraubenringfeder belastet ist, die in einer im Querschnitt halbkreisförmigen und den Lippenquerschnitt an einer dünnsten Stelle schwächenden Ringnut der Dichtlippeninnenseite liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (6) in an sich bekannter Weise unmittelbar an den Rücken anschließt und der zwischen der dünnsten Stelle und dem Rücken liegende Teil der Dichtlippe (2) mindestens so stark ausgebildet ist, daß sich die Dichtlippe (2) dort entgegen dem auf sie wirkenden Anteil der Federkraft nicht wesentlich verformt und entgegen dem betriebsmäßig auftretenden Innendruck radial von der gegenüberliegenden, festen Dichtfläche entfernt bleibt, und daß jede Windung der Schraubenringfeder (7) in an sich bekannter Weise einerseits an einem Anlagepunkt (8) der an den Rücken anschließenden Nutseite, andererseits an einem dem ersten Anlagepunkt (8) in axialer Richtung im wesentlichen gegenüberliegenden Anlagepunkt (9) der Ringnut (6) anliegt und somit zusätzlich zu der Radialspannung des Schraubenfederrings (7), die zwischen der dünnsten Stelle (11) und dem freien Ende (10) an der Dichtlippe (2) angreift, auf das freie Ende (10) der Dichtlippe (2) ein diese um die dünnste Stelle (11) auf die abzudichtende Fläche (12) hin schwenkendes Moment ausübt. i. Seal made of elastic material with a radially directed back and a sealing lip axially attached to the back, which has a substantially conical outer surface opposite a surface to be sealed and which is loaded in the sealing direction by the radial tension of a helical ring spring, which is semicircular in cross-section and the lip cross-section is located at a thinnest point weakening annular groove on the inside of the sealing lip, characterized in that the annular groove (6) directly adjoins the back in a manner known per se and the part of the sealing lip (2) between the thinnest point and the back is at least as strong that the sealing lip (2) is not significantly deformed there against the portion of the spring force acting on it and remains radially away from the opposite, fixed sealing surface against the internal pressure occurring during operation, and that each turn of the helical ring spring (7) is known per se r way on the one hand at a contact point (8) on the groove side adjoining the back and on the other hand at a contact point (9) of the annular groove (6) which is essentially opposite the first contact point (8) in the axial direction and thus in addition to the radial tension of the helical spring ring ( 7), which engages between the thinnest point (11) and the free end (10) on the sealing lip (2), on the free end (10) of the sealing lip (2) a these around the thinnest point (11) on the one to be sealed Surface (12) exerts pivoting moment. 2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (2) auf der mit der abzudichtenden Fläche (12) in Berührung kommenden Seite in an sich bekannter Weise an ihrer dünnsten Stelle (Nutgrund 11) mindestens nahezu den gleichen Durchmesser wie die abzudichtende Fläche (12) hat.2. Seal according to claim 1, characterized in that the sealing lip (2) on the with the surface to be sealed (12) coming into contact in per se known Way at its thinnest point (groove bottom 11) at least almost the same diameter how the surface to be sealed (12) has. In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Deutsche Patentschriften Nr. 861 346, 813 226, 283, 834627, 854448, 861 346, 917942,
922317, 689330;German patents No. 861 346, 813 226, 283, 834627, 854448, 861 346, 917942,
922317, 689330; deutsche Patentanmeldung F io2i9XII/47f
(bekanntgemacht am 3. 12. 1953);German patent application F io2i9XII / 47f
(published December 3, 1953); deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 492 839;German utility model No. 1 492 839; britische Patentschriften Nr. 502 115, 574534, 430846, 479 743, 502 115;British Patent Nos. 502 115, 574534, 430846, 479 743, 502 115; USA.-Patentschriften Nr. 2 316 713, 2 162 104.U.S. Patent Nos. 2,316,713, 2,162,104. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings S 609 660/244 10.56 (509 734/2 12.65)S 609 660/244 10.56 (509 734/2 12.65)