DE102014014035B4

DE102014014035B4 - Sealing ring and sealing arrangement that includes the sealing ring

Info

Publication number: DE102014014035B4
Application number: DE102014014035.0A
Authority: DE
Inventors: Marc-Christian Vöhringer; Raphael Wunderle
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2020-09-03
Anticipated expiration: 2034-09-27
Also published as: DE102014014035A1

Abstract

Dichtring, umfassend nur eine dynamisch beanspruchte Dichtlippe (1) mit nur einer dynamisch beanspruchten Dichtkante (1.1), die im Wesentlichen axial mittig des Dichtrings angeordnet ist, wobei die Dichtlippe (1) durch zwei einander durchschneidende Kegelflächen (2, 3) begrenzt ist, von denen während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings eine erste Kegelfläche (2) axial in Richtung eines abzudichtenden Raums (4) mit einem abzudichtenden Medium (5) und eine zweite Kegelfläche (3) auf der dem abzudichtenden Raum (4) axial abgewandten Seite der ersten Kegelfläche (2) angeordnet ist, wobei die erste Kegelfläche (2) eine axial entgegen der zweiten Kegelfläche (3) konvex ausgebildete erste Vorwölbung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelflächen (2, 3) mit einer abzudichtenden Oberfläche (8) eines abzudichtenden ersten Maschinenelements (9) jeweils einen Winkel (10, 11) begrenzen, dass die Winkel (10, 11) voneinander abweichend sind, dass die erste Kegelfläche (2) mit der abzudichtenden Oberfläche (8) einen ersten Winkel (10) einschließt, der größer als ein zweiter Winkel (11) der zweiten Kegelfläche (3) ist und dass die erste Vorwölbung (6) zur Vermeidung einer Faltenbildung auf der ersten Kegelfläche (2), auch dann, wenn das abzudichtende erste Maschinenelement (9) aus der Umgebung translatorisch in Richtung des abzudichtenden Raums (4) einfährt, einen Radius aufweist, der 3 mm bis 9 mm beträgt.Sealing ring, comprising only one dynamically stressed sealing lip (1) with only one dynamically stressed sealing edge (1.1) which is arranged essentially axially in the center of the sealing ring, the sealing lip (1) being delimited by two intersecting conical surfaces (2, 3), of which, during the intended use of the sealing ring, a first conical surface (2) axially in the direction of a space to be sealed (4) with a medium (5) to be sealed and a second conical surface (3) on the side of the first axially facing away from the space to be sealed (4) Conical surface (2) is arranged, the first conical surface (2) having a first protrusion (6) which is convex axially opposite to the second conical surface (3), characterized in that the conical surfaces (2, 3) with a surface (8) to be sealed of a first machine element (9) to be sealed each limit an angle (10, 11) so that the angles (10, 11) are different from one another, that the first conical surface (2) mi t the surface to be sealed (8) includes a first angle (10) which is larger than a second angle (11) of the second conical surface (3) and that the first protrusion (6) to avoid wrinkles on the first conical surface (2) , even when the first machine element (9) to be sealed moves in translationally from the environment in the direction of the space (4) to be sealed, has a radius which is 3 mm to 9 mm.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft einen Dichtring, umfassend nur eine dynamisch beanspruchte Dichtlippe mit nur einer dynamisch beanspruchten Dichtkante, die im Wesentlichen axial mittig des Dichtrings angeordnet ist, wobei die Dichtlippe durch zwei einander durchschneidende Kegelflächen begrenzt ist, von denen während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings eine erste Kegelfläche axial in Richtung eines abzudichtenden Raums mit einem abzudichtenden Medium und eine zweite Kegelfläche auf der dem abzudichtenden Raum axial abgewandten Seite der ersten Kegelfläche angeordnet ist und wobei die erste Kegelfläche eine axial entgegen der zweiten Kegelfläche konvex ausgebildete erste Vorwölbung aufweist und eine Dichtungsanordnung, die einen solchen Dichtring umfasst.The invention relates to a sealing ring comprising only one dynamically stressed sealing lip with only one dynamically stressed sealing edge, which is arranged essentially axially in the center of the sealing ring, the sealing lip being delimited by two intersecting conical surfaces, of which a first during the intended use of the sealing ring Conical surface is arranged axially in the direction of a space to be sealed with a medium to be sealed and a second conical surface is arranged on the side of the first conical surface axially facing away from the space to be sealed, and wherein the first conical surface has a first protrusion which is convex axially opposite the second conical surface and a sealing arrangement that has a includes such a sealing ring.

Stand der TechnikState of the art

Ein solcher Dichtring und eine Dichtungsanordnung, die einen solchen Dichtring umfasst, sind aus der CH 700 327 B1 bekannt. Der vorbekannte Dichtring gelangt in einem Vakuumventil zur Anwendung, wobei der Dichtring im Wesentlichen bumerangförmig ausgebildet ist. Der Dichtring ist in seinem Querschnitt achssymmetrisch um eine axial mittige Symmetrielinie ausgebildet. Der vorbekannte Dichtring hat eine sich aus mindestens sechs Bogenabschnitten zusammensetzende Außenkontur, wobei ein konvexer erster Bogenabschnitt derart dimensioniert und ausgebildet ist, dass er aus einer Einbaunut der Dichtungsanordnung in Richtung eines abzudichtenden Maschinenelements herausragt. Das eine Ende des konvexen ersten Bogenabschnitts geht gleichmäßig in einen zweiten Bogenabschnitt und das andere Ende in einen dritten Bogenabschnitt über. Der zweite Bogenabschnitt geht gleichmäßig in einen konvexen vierten Bogenabschnitt und der dritte Bogenabschnitt in einen konvexen fünften Bogenabschnitt über, wobei der konvexe vierte Bogenabschnitt und der konvexe fünfte Bogenabschnitt jeweils in einen konkaven sechsten Bogenabschnitt, der den konvexen vierten Bogenabschnitt und den konvexen fünften Bogenabschnitt miteinander verbindet, übergehen.
Dem vorbekannten Dichtring liegt die Aufgabe zu Grunde, dass der Dichtring nur eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Querkräften aufweisen und ein Verdrehen des Dichtrings in seiner Einbaunut verhindert werden soll.
Der zweite und der dritte Bogenabschnitt sind, wie zuvor ausgeführt, achssymmetrisch um die mittige Symmetrielinie ausgebildet, wobei die genannten Bogenabschnitte jeweils konkav, gerade oder konvex ausgebildet sein können. Diese unterschiedlichen Ausgestaltungen der genannten Bogenabschnitte sind offensichtlich gleichwirkend und zur Lösung der gestellten Aufgabe gleichermaßen geeignet.Such a sealing ring and a sealing arrangement comprising such a sealing ring are from the CH 700 327 B1 known. The previously known sealing ring is used in a vacuum valve, the sealing ring being essentially boomerang-shaped. The cross section of the sealing ring is axially symmetrical about an axially central line of symmetry. The previously known sealing ring has an outer contour composed of at least six curved sections, a convex first curved section being dimensioned and designed in such a way that it protrudes from an installation groove of the sealing arrangement in the direction of a machine element to be sealed. One end of the convex first arc section merges smoothly into a second arc section and the other end into a third arc section. The second arc section merges smoothly into a convex fourth arc section and the third arc section into a convex fifth arc section, the convex fourth arc section and the convex fifth arc section each in a concave sixth arc section which connects the convex fourth arc section and the convex fifth arc section with one another , skip.
The previously known sealing ring is based on the object that the sealing ring should only have a low sensitivity to transverse forces and that the sealing ring should be prevented from rotating in its installation groove.
As stated above, the second and third arcuate sections are designed axially symmetrically around the central line of symmetry, wherein the named arcuate sections can each be concave, straight or convex. These different configurations of the mentioned arched sections obviously have the same effect and are equally suitable for solving the task at hand.

Ein Dichtring, der zum Beispiel als Radialwellendichtring zur Abdichtung rotierender Wellen ausgebildet ist, ist allgemein bekannt. Die Kegelflächen, die die Dichtlippe des Radialwellendichtrings begrenzen, sind, im Schnitt betrachtet, eben ausgebildet. Die Dichtkante ist im Wesentlichen scharfkantig. A sealing ring, which is designed, for example, as a radial shaft sealing ring for sealing rotating shafts, is generally known. The conical surfaces that delimit the sealing lip of the radial shaft sealing ring are flat when viewed in section. The sealing edge is essentially sharp-edged.

Außerdem sind Dichtringe zur Abdichtung translatorisch hin- und herbeweglicher Maschinenelemente bekannt, wobei diese Dichtringe zwei dynamisch beanspruchte Dichtlippen umfassen, die in einer funktionstechnischen Reihenschaltung axial zueinander benachbart angeordnet sind. Eine der beiden Dichtlippen ist in Richtung des abzudichtenden Raums der Dichtungsanordnung angeordnet, eine der Dichtlippen in Richtung Umgebung. Die Dichtkante der in Richtung Umgebung angeordneten Dichtlippe ist häufig durch das abzudichtende Medium nur unzureichend geschmiert, so dass es zu einer unerwünscht großen Reibung, daraus resultierend zu einem hohen Verschleiß und dadurch zu einer nur kurzen Lebensdauer des Dichtrings kommt.In addition, sealing rings for sealing machine elements that can be moved translationally back and forth are known, these sealing rings comprising two dynamically stressed sealing lips which are arranged axially adjacent to one another in a functional series connection. One of the two sealing lips is arranged in the direction of the space to be sealed of the sealing arrangement, one of the sealing lips in the direction of the surroundings. The sealing edge of the sealing lip arranged in the direction of the surroundings is often insufficiently lubricated by the medium to be sealed, so that there is undesirably high friction, resulting in high wear and thus only a short service life of the sealing ring.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Dichtring und eine Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass der Dichtring und die Dichtungsanordnung gleichbleibend gute Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer aufweisen, insbesondere dass die Reibung des Dichtrings minimiert ist und dass eine nachteilige Verformung des Dichtrings im Bereich seiner Dichtlippe und eine Verkantung im Einbauraum des Dichtrings vermieden werden. Die erste Kegelfläche soll derart gestaltet sein, dass eine Faltenbildung auf der ersten Kegelfläche während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings stets zuverlässig vermieden wird, auch dann, wenn ein translatorisch hin- und herbewegliches Maschinenelement aus der Umgebung in Richtung eines durch den Dichtring abzudichtenden Raums einfährt und die erste Kegelfläche eigentlich gestaucht und dadurch faltig würde.The invention is based on the object of further developing a sealing ring and a sealing arrangement of the type mentioned at the beginning in such a way that the sealing ring and the sealing arrangement have consistently good performance properties over a long period of use, in particular that the friction of the sealing ring is minimized and that disadvantageous deformation of the sealing ring in the area of its sealing lip and tilting in the installation space of the sealing ring can be avoided. The first conical surface should be designed in such a way that the formation of creases on the first conical surface is always reliably avoided during the intended use of the sealing ring, even if a translationally reciprocating machine element moves in from the environment in the direction of a space to be sealed by the sealing ring and the first conical surface would actually be compressed and thus wrinkled.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 und Anspruch 12 gelöst. Auf eine vorteilhafte Ausgestaltung nehmen die darauf jeweils rückbezogenen Ansprüche Bezug.This object is achieved according to the invention with the features of claim 1 and claim 12. The claims referring back to it refer to an advantageous embodiment.

Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, dass die Kegelflächen mit einer abzudichtenden Oberfläche eines abzudichtenden ersten Maschinenelements jeweils einen Winkel begrenzen, dass die Winkel voneinander abweichend sind, dass die erste Kegelfläche mit der abzudichtenden Oberfläche einen ersten Winkel einschließt, der größer als ein zweiter Winkel der zweiten Kegelfläche ist, dass die erste Vorwölbung zur Vermeidung einer Faltenbildung auf der ersten Kegelfläche, auch dann, wenn das abzudichtende erste Maschinenelement aus der Umgebung translatorisch in Richtung des abzudichtenden Raums einfährt, einen Radius aufweist, der 3 mm bis 9 mm beträgt.To achieve the object, it is provided that the conical surfaces with a surface to be sealed of a first machine element to be sealed each limit an angle, that the angles are different from one another, that the first conical surface with the surface to be sealed includes a first angle that is greater than a second angle of the second conical surface, so that the first protrusion to avoid wrinkling on the first conical surface, even if the first machine element to be sealed moves in translationally from the environment in the direction of the area to be sealed, a radius which is 3 mm to 9 mm.

Prinzipiell können der erfindungsgemäße Dichtring und die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung, die den Dichtring umfasst, für alle hydraulischen Anwendungen eingesetzt werden. Durch den erfindungsgemäßen Dichtring können Sonderbauformen eines O-Rings, zum Beispiel ein X-Ring oder ein D-Ring, ersetzt werden, die üblicherweise statisch abdichten. Dadurch, dass der erfindungsgemäße Dichtring die abzudichtende Oberfläche im Gegensatz zu einem X-Ring mit nur einer dynamisch beanspruchten Dichtkante dichtend umschließt, kann ein solcher Dichtring auch für dynamische Abdichtungen zur Anwendung gelangen. Wegen der ausreichend guten Schmierung der nur einen dynamisch beanspruchten Dichtkante ist der Abrieb der Dichtkante, insbesondere bei kleinen Hüben, nur sehr gering.
Bezogen auf einen D-Ring hat der beanspruchte Dichtring den Vorteil, dass die Dichtwirkung bei dynamischen Anwendungen aufgrund eines größeren Kontaktspannungsgradienten verbessert ist. Unter einem Kontaktspannungsgradienten wird der Gradient der Kontaktspannung verstanden, die aus der Größe der Anpresskraft der Dichtkante auf die abzudichtende Oberfläche des abzudichtenden Maschinenelements entsteht. Der Kontaktspannungsgradient liegt entlang der axialen Ausdehnung, mit der die Dichtkante das abzudichtende Maschinenelement dichtend berührt, vor.In principle, the sealing ring according to the invention and the sealing arrangement according to the invention, which comprises the sealing ring, can be used for all hydraulic applications. The sealing ring according to the invention can replace special designs of an O-ring, for example an X-ring or a D-ring, which usually seal statically. Because the sealing ring according to the invention sealingly encloses the surface to be sealed, in contrast to an X-ring with only one dynamically stressed sealing edge, such a sealing ring can also be used for dynamic seals. Because of the sufficiently good lubrication of the only one dynamically stressed sealing edge, the abrasion of the sealing edge is very low, especially with small strokes.
In relation to a D-ring, the claimed sealing ring has the advantage that the sealing effect is improved in dynamic applications due to a larger contact stress gradient. A contact stress gradient is understood to be the gradient of the contact stress that arises from the magnitude of the contact pressure of the sealing edge on the surface to be sealed of the machine element to be sealed. The contact stress gradient is present along the axial extent with which the sealing edge makes sealing contact with the machine element to be sealed.

Die konvex ausgebildete Vorwölbung der ersten Kegelfläche bewirkt speziell bei dynamischen Anwendungen, wenn der Dichtring zur Abdichtung translatorisch hin- und herbeweglicher Maschinenelemente zur Anwendung gelangt, eine größere Formstabilität des Dichtrings selbst und eine verbesserte Kippstabilität des Dichtrings in seinem Einbauraum. Durch die konvex ausgebildete Vorwölbung der ersten Kegelfläche wird eine Faltenbildung auf der ersten Kegelfläche stets zuverlässig vermieden, auch dann, wenn das translatorisch hin- und herbewegliche Maschinenelement aus der Umgebung in Richtung des abzudichtenden Raums einfährt und die erste Kegelfläche eigentlich gestaucht und dadurch faltig würde.The convex protrusion of the first conical surface has the effect, especially in dynamic applications, when the sealing ring is used to seal machine elements that can be moved back and forth in translation, greater dimensional stability of the sealing ring itself and improved tilting stability of the sealing ring in its installation space. The convex protrusion of the first conical surface always reliably prevents the formation of creases on the first conical surface, even if the translationally reciprocating machine element moves in from the environment in the direction of the area to be sealed and the first conical surface would actually be compressed and thus wrinkled.

Die konvex ausgebildete erste Vorwölbung verringert die Gefahr des Einknickens der ersten Kegelfläche beim Einfahren des abzudichtenden Maschinenelements auch bei höherer Reibung zwischen der Dichtlippe und der abzudichtenden Oberfläche des abzudichtenden Maschinenelements. Durch die größere Formstabilität und dadurch, dass ein Einknicken der ersten Kegelfläche durch die konvex ausgebildete erste Vorwölbung praktisch verhindert wird, ist auch die Gefahr, dass der Dichtring innerhalb seines Einbauraums während seiner bestimmungsgemäßen Verwendung verkippt, auf ein Minimum reduziert.The convex first protrusion reduces the risk of the first conical surface buckling when the machine element to be sealed is retracted, even if there is greater friction between the sealing lip and the surface of the machine element to be sealed to be sealed. Due to the greater dimensional stability and the fact that buckling of the first conical surface is practically prevented by the convex first protrusion, the risk of the sealing ring tilting within its installation space during its intended use is also reduced to a minimum.

Die Kegelflächen begrenzen mit einer abzudichtenden Oberfläche eines abzudichtenden ersten Maschinenelements jeweils einen Winkel, wobei die Winkel voneinander abweichend sind. Die erste Kegelfläche schließt mit der abzudichtenden Oberfläche einen ersten Winkel ein, der größer als ein zweiter Winkel der zweiten Kegelfläche ist. Der erste Winkel kann 45° bis 75° betragen, der zweite Winkel 15° bis 35°. Der größere erste Winkel ist dem abzudichtenden Raum axial zugewandt und sorgt beim translatorischen Ausfahren des abzudichtenden ersten Maschinenelements in Richtung Umgebung dafür, dass das abzudichtende Medium im abzudichtenden Raum zurückgehalten wird. Der demgegenüber kleiner zweite Winkel lässt das auf der Oberfläche des abzudichtenden ersten Maschinenelements verbliebene, abzudichtende Medium beim Einfahren des ersten Maschinenelements in den abzudichtenden Raum die Dichtlippe passieren. Die Dichtkante wird durch das abzudichtende Medium auf der abzudichtenden Oberfläche folglich gut geschmiert.The conical surfaces define an angle with a surface to be sealed of a first machine element to be sealed, the angles differing from one another. The first conical surface forms a first angle with the surface to be sealed which is greater than a second angle of the second conical surface. The first angle can be 45 ° to 75 °, the second angle 15 ° to 35 °. The larger first angle faces the space to be sealed axially and, when the first machine element to be sealed is extended in a translatory manner towards the environment, ensures that the medium to be sealed is retained in the space to be sealed. The second angle, which is smaller in comparison, allows the medium to be sealed which has remained on the surface of the first machine element to be sealed to pass the sealing lip when the first machine element moves into the space to be sealed. The sealing edge is consequently well lubricated by the medium to be sealed on the surface to be sealed.

Generell gibt es zwei Möglichkeiten, die zweite Kegelfläche, im Schnitt betrachtet, zu gestalten. Nach einer ersten Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die zweite Kegelfläche eben ausgebildet ist. Für viele Anwendungsfälle reicht eine ebene Ausgestaltung der zweiten Kegelfläche aus, weil die zweite Kegelfläche auf der Umgebungsseite der ersten Kegelfläche angeordnet ist.In general, there are two ways of designing the second conical surface, viewed in section. According to a first embodiment, it can be provided that the second conical surface is flat. For many applications, a flat configuration of the second conical surface is sufficient because the second conical surface is arranged on the side surrounding the first conical surface.

Nach einer zweiten Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die zweite Kegelfläche eine axial entgegen der ersten Kegelfläche und damit eine axial entgegen dem abzudichtenden Raum konvex ausgebildete zweite Vorwölbung aufweist. In einem solchen Fall ist die zweite Kegelfläche beim Ausfahren des abzudichtenden Maschinenelements genauso gut vor einer unerwünschten Verformung und/oder Faltenbildung geschützt, wie die erste Kegelfläche beim Einfahren des abzudichtenden Maschinenelements. Eine solche Ausgestaltung der zweiten Kegelfläche kann insbesondere dann in Betracht kommen, wenn sich die Druckverhältnisse stirnseitig beiderseits des Dichtrings während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings dynamisch verändern, zum Beispiel umkehren und/oder hohe Reibkräfte, zum Beispiel Mischreibung etc. aus der translatorischen Bewegung resultieren.According to a second embodiment, it can be provided that the second conical surface has a second bulge that is axially opposite to the first conical surface and thus a second protrusion which is convex axially opposite the space to be sealed. In such a case, the second conical surface is just as well protected from undesired deformation and / or wrinkling when the machine element to be sealed is extended, as is the first conical surface when the machine element to be sealed is retracted. Such a configuration of the second conical surface can be considered in particular if the pressure conditions on the face on both sides of the sealing ring change dynamically during the intended use of the sealing ring, for example reversing and / or high frictional forces, for example mixed friction, etc. result from the translational movement.

Die erste Vorwölbung weist einen Radius auf, der 3 mm bis 9 mm beträgt. Die zweite Vorwölbung kann einen Radius aufweisen, der 3 mm bis 9 mm beträgt. Die Größe derartiger Radien hat sich als vorteilhaft bewährt. Die Radien sind ausreichend groß, um eine Verformung/ Faltenbildung an den jeweiligen Kegelflächen praktisch zu vermeiden.
Wäre der Radius kleiner als 3 mm, wäre von Nachteil, dass der Kontaktspannungsgradient kleiner wäre und somit eine höhere, unerwünschte Leckage auftreten würde.
Wäre der Radius demgegenüber größer als 9 mm, würde sich die konvex ausgebildete erste Vorwölbung nicht mehr wesentlich von einer ebenen Kegelfläche unterscheiden und würde auch deren nachteilige Gebrauchseigenschaften, wie zum Beispiel eine Faltenbildung während der bestimmungsgemäßen Verwendung, aufweisen. The first protrusion has a radius that is 3 mm to 9 mm. The second protrusion can have a radius that is 3 mm to 9 mm. The size of such radii has proven to be advantageous. The radii are sufficiently large to practically avoid deformation / wrinkling on the respective conical surfaces.
If the radius were smaller than 3 mm, it would be disadvantageous that the contact stress gradient would be smaller and thus a higher, undesired leakage would occur.
In contrast, if the radius were greater than 9 mm, the convexly formed first protrusion would no longer differ significantly from a flat conical surface and would also have its disadvantageous usage properties, such as wrinkling during normal use.

Die erste Vorwölbung und/oder die zweite Vorwölbung können ohne sprunghafte Richtungsänderung in die Dichtkante der Dichtlippe übergehend ausgebildet sein. Die Gebrauchsdauer eines solchen Dichtrings wird durch eine solche Ausgestaltung verlängert. Gebrauchsdauerverringernde Kerbspannungen beim Ein- und Ausfahren des abzudichtenden Maschinenelements können dadurch verhindert werden.The first protrusion and / or the second protrusion can be designed to merge into the sealing edge of the sealing lip without an abrupt change in direction. The service life of such a sealing ring is extended by such a design. Notch stresses which reduce the service life when the machine element to be sealed is retracted and extended can thereby be prevented.

Die Dichtkante kann einen Dichtkantenradius aufweisen, der 0,1 mm bis 0,4 mm beträgt. Der Dichtkantenradius hat unmittelbar Einfluss auf den Kontaktspannungsgradienten. Durch den für Dichtkanten im Vergleich zu Nutringen großen Dichtkantenradius wird eine große Robustheit gegen Verschleiß umgesetzt und somit ein gleicher Kontaktspannungsgradientenverlauf über eine lange Laufzeit realisiert. Daraus folgt wiederum eine gleiche Schmierung der Dichtlippe über eine lange Zeit. Der Dichtring besitzt eine hohe Lebensdauer bei Vakuum und Drücken von ca. 150 bar. Dies ist mit Radialwellendichtringen oder Nutringen nicht möglich.The sealing edge can have a sealing edge radius which is 0.1 mm to 0.4 mm. The sealing edge radius has a direct influence on the contact stress gradient. Due to the large sealing edge radius for sealing edges compared to U-rings, a high degree of robustness against wear is implemented and thus the same contact stress gradient curve is achieved over a long period of time. This in turn results in the same lubrication of the sealing lip over a long period of time. The sealing ring has a long service life at vacuum and pressures of approx. 150 bar. This is not possible with radial shaft seals or U-rings.

Im Vergleich zu kleineren Dichtkantenradien ist außerdem der abrasive Verschleiß an der Dichtkante reduziert.Compared to smaller sealing edge radii, the abrasive wear on the sealing edge is also reduced.

Der Dichtring kann einstückig und materialeinheitlich ausgebildet sein. Hierbei ist von Vorteil, dass der Dichtring einfach und kostengünstig herstellbar ist. Außerdem ist von Vorteil, dass der Dichtring im Anschluss an seine Gebrauchsdauer sortenrein recyclebar ist.The sealing ring can be designed in one piece and of the same material. The advantage here is that the sealing ring can be produced simply and inexpensively. It is also advantageous that the sealing ring can be recycled according to type after its useful life.

Auf der der Dichtkante radial abgewandten Seite ist stirnseitig beiderseits des Dichtrings jeweils ein statisch beanspruchter Dichtwulst angeordnet, wobei axial zwischen den Dichtwulsten ein Hinterschnitt angeordnet ist. Die Dichtwulste axial beiderseits des Hinterschnitts sorgen einerseits für eine statische Abdichtung des Einbauraums und andererseits - zusammen mit der konvexen Vorwölbung der ersten Kegelfläche - dafür, dass der Dichtring während seiner bestimmungsgemäßen Verwendung kippsicher im Einbauraum angeordnet ist. Die Kippsicherheit des Dichtrings wird vergrößert, je weiter die Dichtwulste axial an den Stirnseiten des Dichtrings angeordnet sind.On the side facing radially away from the sealing edge, a statically loaded sealing bead is arranged on the end face on both sides of the sealing ring, an undercut being arranged axially between the sealing beads. The sealing beads axially on both sides of the undercut ensure, on the one hand, a static sealing of the installation space and, on the other hand - together with the convex protrusion of the first conical surface - ensure that the sealing ring is arranged in the installation space so that it cannot tip over during its intended use. The security against tilting of the sealing ring is increased the further the sealing beads are arranged axially on the end faces of the sealing ring.

Die Dichtwulste können stirnseitig des Dichtrings jeweils einen Dichtwulstradius aufweisen, der 0,05 mm bis 0,6 mm beträgt, wobei der Hinterschnitt durch eine konkave Einwölbung gebildet ist. Durch die vergleichsweise kleinen Dichtwulst-Radien ist die Kippsicherheit des Dichtrings innerhalb des Einbauraums besonders groß.
Der Dichtring besteht aus einem gummielastischen Dichtungswerkstoff, zum Beispiel aus einem elastomeren Werkstoff, der per Definition annähernd inkompressibel ist. Während seiner bestimmungsgemäßen Verwendung wird der Dichtring elastisch nachgiebig verformt, so zum Beispiel die Dichtwulste, die den Nutgrund der Einbaunut unter elastischer Vorspannung dichtend berühren. Durch den Hinterschnitt spreizt sich das Dichtelement leicht durch die Verpressung in diesem Bereich auf und die beiden Dichtwulste bewegen sich leicht voneinander weg. Die Anpresskraft, mit der die Dichtkante die abzudichtende Oberfläche berührt, bleibt dadurch stets im Wesentlichen konstant, ebenso wie die Reibung zwischen der Dichtkante und der abzudichtenden Oberfläche, auch bei radialem Spiel des Kolbens, das nie ganz vermieden werden kann. Im Hinblick auf eine lange Gebrauchsdauer bei gleichbleibend guten Gebrauchseigenschaften ist das von VorteilThe sealing beads can each have a sealing bead radius on the end face of the sealing ring which is 0.05 mm to 0.6 mm, the undercut being formed by a concave bulge. The comparatively small sealing bead radii make the sealing ring particularly secure against tilting within the installation space.
The sealing ring consists of a rubber-elastic sealing material, for example an elastomer material, which by definition is almost incompressible. During its intended use, the sealing ring is elastically resiliently deformed, for example the sealing beads, which sealingly touch the groove base of the installation groove under elastic pretension. Due to the undercut, the sealing element spreads slightly due to the compression in this area and the two sealing beads move slightly away from one another. The contact pressure with which the sealing edge touches the surface to be sealed thus always remains essentially constant, as does the friction between the sealing edge and the surface to be sealed, even with radial play of the piston, which can never be completely avoided. This is an advantage with regard to a long service life with consistently good properties

Der Dichtring kann eine axiale Gesamtbreite und eine radiale Gesamthöhe aufweisen, wobei das Verhältnis aus axialer Gesamtbreite und radialer Gesamthöhe im Wesentlichen im Bereich von 0,7 bis 1,3 liegt. Solche Dichtringe können zum Beispiel in Kolbenpumpen für Kraftfahrzeuge Verwendung finden. Derartige Kolbenpumpen gelangen zusammen mit ABS/ ESP-Systemen zur Anwendung und sind in neuerer Zeit auch für die Druckerzeugung weiterer Funktionalitäten, wie automatische Abstandsregelung, Berganfahrhilfe und/oder trockene Bremsscheiben bei Nässe zuständig.
Solche Kolbenpumpen arbeiten hochfrequent bei geringen Hüben, so dass die Dichtlippe besonders bei derartigen Anwendungen gut geschmiert sein muss, um nicht innerhalb kurzer Zeit abrasiv abgetragen zu werden.The sealing ring can have an overall axial width and an overall radial height, the ratio of overall axial width and overall radial height being essentially in the range from 0.7 to 1.3. Such sealing rings can be used, for example, in piston pumps for motor vehicles. Such piston pumps are used together with ABS / ESP systems and have recently also been used to generate pressure for other functions, such as automatic distance control, hill start assistance and / or dry brake discs in wet conditions.
Such piston pumps work at high frequencies with small strokes, so that the sealing lip must be well lubricated, particularly in such applications, so that it is not abraded away within a short time.

Das Verhältnis aus axialer Gesamtbreite und radialer Gesamthöhe, das im Wesentlichen 1 beträgt, begünstigt die kippstabile Positionierung des Dichtrings innerhalb seines Einbauraums.The ratio of total axial width and total radial height, which is essentially 1 is, promotes the tilt-stable positioning of the sealing ring within its installation space.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Dichtungsanordnung, umfassend einen Dichtring wie zuvor beschrieben, wobei der Dichtring zwei gegeneinander abzudichtende Maschinenelemente dichtend berührt, wobei der Dichtring in einer radial in Richtung eines abzudichtenden ersten Maschinenelements offenen Einbaunut eines zweiten Maschinenelements angeordnet ist, wobei das erste Maschinenelement in axialer Richtung translatorisch hin- und herbeweglich und von der Dichtkante dynamisch dichtend umschlossen ist, wobei die Dichtwulste das zweite Maschinenelement jeweils statisch dichtend berühren und wobei das Verhältnis aus axialer Breite der Einbaunut zu axialer Gesamtbreite des Dichtrings größer 1 ist.
Derartige Verhältnisse liegen zum Beispiel vor, wenn die Dichtungsanordnung, die den Dichtring umfasst, in Kolbenpumpen Verwendung findet. Dadurch, dass das Verhältnis bevorzugt kleiner als 1,15 ist, ist der Dichtring mit einem geringen axialen Spiel in der Einbaunut angeordnet. Speziell für eine derartige Einbausituation ist es zur Erzielung guter Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer erforderlich, dass konstruktive Merkmale, insbesondere die konvex ausgebildete erste Vorwölbung, vorgesehen sind, um eine Faltenbildung auf der ersten Kegelfläche und ein Verkippen des Dichtrings in seinem Einbauraum zu verhindern. The invention also relates to a sealing arrangement, comprising a sealing ring as described above, the sealing ring sealingly touching two machine elements to be sealed against each other, the sealing ring being arranged in an installation groove of a second machine element that is open radially in the direction of a first machine element to be sealed, the first machine element being axially Direction is translationally back and forth and is enclosed dynamically sealingly by the sealing edge, the sealing beads touching the second machine element in a statically sealing manner and the ratio of the axial width of the installation groove to the total axial width of the sealing ring being greater than 1.
Such relationships exist, for example, when the sealing arrangement, which comprises the sealing ring, is used in piston pumps. Because the ratio is preferably less than 1.15, the sealing ring is arranged with a slight axial play in the installation groove. Especially for such an installation situation, in order to achieve good usage properties over a long period of use, it is necessary that structural features, in particular the convex first protrusion, are provided in order to prevent creasing on the first conical surface and tilting of the sealing ring in its installation space.

FigurenlisteFigure list

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung, die den erfindungsgemäßen Dichtring umfasst, wird nachfolgend anhand der 1 und 2 näher erläutert.

1 zeigt den Dichtring als Einzelteil,
2 zeigt den Dichtring aus 1 im eingebauten Zustand.

An exemplary embodiment of the sealing arrangement according to the invention, which comprises the sealing ring according to the invention, is described below with reference to FIG 1 and 2 explained in more detail.

1 shows the sealing ring as a single part,
2 shows the sealing ring 1 when installed.

Ausführung der ErfindungImplementation of the invention

Im Ausführungsbeispiel wird die Verwendung in einer Kolbenpumpe gezeigt, die in einem Kraftfahrzeug zur Anwendung gelangt.In the exemplary embodiment, the use in a piston pump is shown, which is used in a motor vehicle.

Die gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente 9, 17 sind in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Kolben gebildet, der translatorisch in einem Gehäuse hin- und herbeweglich ist. Das erste abzudichtende Maschinenelement 9 ist durch den Kolben, das zweite abzudichtende Maschinenelement 17 durch das Gehäuse gebildet, das den Kolben mit radialem Abstand außenumfangsseitig umschließt.The machine elements to be sealed against each other 9 , 17th are formed in the embodiment shown here by a piston which is translationally movable back and forth in a housing. The first machine element to be sealed 9 is through the piston, the second machine element to be sealed 17th formed by the housing, which encloses the piston at a radial distance on the outer circumference.

Das zweite Maschinenelement 17 umfasst die radial in Richtung des ersten Maschinenelements 9 offene Einbaunut 18. In der Einbaunut 18 ist der Dichtring angeordnet, der das erste Maschinenelement 9 mit seiner Dichtkante 1.1 dynamisch dichtend umschließt. Auf der der Dichtkante 1.1 radial abgewandten Seite der Dichtlippe 1 ist der Dichtring mit den Dichtwulsten 12, 13 am Nutgrund der Einbaunut 18 abgestützt und berührt den Nutgrund unter elastischer Vorspannung statisch dichtend.The second machine element 17th includes the radial in the direction of the first machine element 9 open installation groove 18th . In the installation groove 18th the sealing ring is arranged, which is the first machine element 9 with its sealing edge 1.1 encloses dynamically sealing. On that of the sealing edge 1.1 radially remote side of the sealing lip 1 is the sealing ring with the sealing beads 12 , 13 at the bottom of the installation groove 18th supported and touches the bottom of the groove under elastic prestress in a statically sealing manner.

Das erste Maschinenelement 9 bewegt sich zum Einfahren 19 in den abzudichtenden Raum 4 in axialer Richtung nach links. Fährt das abzudichtende erste Maschinenelement 9 demgegenüber aus dem abzudichtenden Raum 4 aus (20), bewegt es sich nach rechts.
Die Rotationsachse trägt das Bezugszeichen 21.The first machine element 9 moves to retract 19th in the room to be sealed 4th in the axial direction to the left. The first machine element to be sealed moves 9 in contrast, from the room to be sealed 4th from (20), it moves to the right.
The axis of rotation bears the reference number 21st .

Die Dichtlippe 1 ist durch zwei einander durchschneidende Kegelflächen 2, 3 begrenzt, wobei die erste Kegelfläche 2 axial in Richtung des abzudichtenden Raums 4 eine konvex ausgebildete erste Vorwölbung 6 aufweist.The sealing lip 1 is by two intersecting conical surfaces 2 , 3 limited, the first conical surface 2 axially in the direction of the space to be sealed 4th a convex first protrusion 6th having.

Innerhalb des abzudichtenden Raums 4 ist ein abzudichtendes Medium 5 angeordnet, beispielsweise ein Öl oder ein Fett, wobei die zweite Kegelfläche 3 auf der dem abzudichtenden Raum 4 axial abgewandten Seite der ersten Kegelfläche 2 angeordnet ist.Within the area to be sealed 4th is a medium to be sealed 5 arranged, for example, an oil or a fat, the second conical surface 3 on the room to be sealed 4th axially facing away from the first conical surface 2 is arranged.

Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zweite Kegelfläche 3, im Schnitt betrachtet, eben ausgebildet. Sie kann jedoch alternativ eine axial entgegen dem abzudichtenden Raum 4 konvex ausgebildete zweite Vorwölbung 7 aufweisen.
Die erste 6 und die zweite Vorwölbung 7 bewirken, dass beim Einfahren 19 und Ausfahren 20 des Kolbens die erste Kegelfläche 2 und die zweite Kegelfläche 3 eine größere Formstabilität aufweisen und sich nicht faltenförmig verformen. Undichtigkeiten des Dichtrings beim Ein- 19 und Ausfahren 20 des Kolbens werden dadurch verhindert. Die erste 6 und die zweite Vorwölbung 7 gehen ohne sprunghafte Richtungsänderungen in die Dichtkante 1.1 über.In the embodiment shown here, the second conical surface is 3 , viewed in section, flat. However, it can alternatively be axially opposite to the space to be sealed 4th convex second protrusion 7th exhibit.
The first 6 and the second protrusion 7th cause that when retracting 19th and extend 20th of the piston is the first conical surface 2 and the second conical surface 3 have greater dimensional stability and do not deform in the form of folds. Leaks in the sealing ring when 19th and extend 20th of the piston are prevented. The first 6 and the second protrusion 7th go into the sealing edge without sudden changes in direction 1.1 over.

Der erste Winkel 10, den die erste Kegelfläche 6 mit der abzudichtenden Oberfläche 8 des als Kolben ausgebildeten ersten Maschinenelements 9 einschließt, beträgt im hier gezeigten Ausführungsbeispiel 60°; der zweite Winkel 11, den die zweite Kegelfläche 7 mit der abzudichtenden Oberfläche 8 des abzudichtenden Maschinenelements 9 begrenzt, 25°.The first angle 10 the first conical surface 6th with the surface to be sealed 8th of the first machine element designed as a piston 9 includes, in the embodiment shown here is 60 °; the second angle 11 the second conical surface 7th with the surface to be sealed 8th of the machine element to be sealed 9 limited, 25 °.

Der Dichtring besteht insgesamt aus einem elastomeren Werkstoff und ist einstückig und materialeinheitlich ausgebildet. Die beiden Dichtwulste 12, 13, die auf der der Dichtkante 1.1 radial abgewandten Seite des Dichtrings angeordnet sind, sind in axialer Richtung durch den Hinterschnitt 14 voneinander beabstandet.
Für eine kippstabile Anordnung des Dichtrings in seiner Einbaunut 18 sind die Dichtwulste 12, 13 außenumfangsseitig abgeflacht und haben nur im Bereich des Übergangs zu den jeweiligen Stirnseiten des Dichtrings einen Dichtwulstradius, der klein ist und dadurch praktisch keinen nachteiligen Einfluss auf die kippstabile Anordnung des Dichtrings in der Einbaunut hat.The sealing ring consists entirely of an elastomeric material and is made in one piece and made of the same material. The two sealing beads 12 , 13 that on the one of the sealing edge 1.1 are arranged radially remote side of the sealing ring, are in the axial direction through the undercut 14th spaced from each other.
For a stable arrangement of the sealing ring in its installation groove 18th are the sealing beads 12 , 13 The outer circumference is flattened and only have a sealing bead radius in the area of the transition to the respective end faces of the sealing ring, which is small and therefore has practically no disadvantageous influence on the stable arrangement of the sealing ring in the installation groove.

Claims

Sealing ring, comprising only one dynamically stressed sealing lip (1) with only one dynamically stressed sealing edge (1.1) which is arranged essentially axially in the center of the sealing ring, the sealing lip (1) being delimited by two intersecting conical surfaces (2, 3), of which, during the intended use of the sealing ring, a first conical surface (2) axially in the direction of a space to be sealed (4) with a medium (5) to be sealed and a second conical surface (3) on the side of the first axially facing away from the space to be sealed (4) Conical surface (2) is arranged, the first conical surface (2) having a first protrusion (6) which is convex axially opposite to the second conical surface (3), characterized in that the conical surfaces (2, 3) have a surface to be sealed (8) of a first machine element (9) to be sealed each limit an angle (10, 11) so that the angles (10, 11) are different from one another, that the first conical surface (2) m it the surface to be sealed (8) includes a first angle (10) which is larger than a second angle (11) of the second conical surface (3) and that the first protrusion (6) to avoid wrinkling on the first conical surface (2) , even when the first machine element (9) to be sealed moves in translationally from the environment in the direction of the space (4) to be sealed, has a radius which is 3 mm to 9 mm.

Sealing ring after Claim 1 , characterized in that the first angle (10) is 45 ° to 75 ° and that the second angle (11) is 15 ° to 35 °.

Sealing ring after Claim 1 , characterized in that the second conical surface (3), viewed in section, is flat.

Sealing ring after Claim 1 , characterized in that the second conical surface (3) has a second protrusion (7) which is convex axially opposite to the first conical surface (2).

Sealing ring after Claim 4 , characterized in that the second protrusion (7) has a radius which is 3 mm to 9 mm.

Sealing ring according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the first protrusion (6) and / or the second protrusion (7) are designed to merge into the sealing edge (1.1) of the sealing lip (1) without a sudden change in direction.

Sealing ring according to one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the sealing edge (1.1) has a sealing edge radius which is 0.1 mm to 0.4 mm.

Sealing ring according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the sealing ring is formed in one piece and of the same material.

Sealing ring according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that a statically loaded sealing bead (12, 13) is arranged axially on both sides of the sealing ring on the side radially facing away from the sealing edge (1.1) and that an undercut (14) is arranged axially between the sealing beads (12, 13).

Sealing ring after Claim 9 , characterized in that the sealing beads (12, 13) at the end of the sealing ring each have a sealing bead radius which is 0.05 mm to 0.6 mm, that the undercut (14) is formed by a concave bulge.

Sealing ring according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the sealing ring has an overall axial width (15) and an overall radial height (16) and that the ratio of overall axial width (15) and overall radial height (16) is in the range from 0.7 to 1.3.

Sealing arrangement comprising a sealing ring according to one of the Claims 1 to 11 , the sealing ring sealingly touching two machine elements (9, 17) to be sealed against one another, the sealing ring being arranged in an installation groove (18) of a second machine element (17) that is open radially in the direction of a first machine element (9) to be sealed, the first machine element ( 9) can be moved back and forth translationally in the axial direction and is dynamically sealingly enclosed by the sealing edge (1.1), the sealing beads (12, 13) each contacting the second machine element (17) in a statically sealing manner and the ratio of the axial width of the installation groove ( 18) and the total axial width (15) of the sealing ring is> 1.

Seal arrangement according to Claim 12 , characterized in that the ratio is <1.15.