DE102017004480B4

DE102017004480B4 - Sealing ring and seal assembly comprising the sealing ring

Info

Publication number: DE102017004480B4
Application number: DE102017004480.5A
Authority: DE
Inventors: Armin Barth; Klaus Mattausch; Matthias Hauer; Daniel Frölich
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2019-03-07
Anticipated expiration: 2037-05-11
Also published as: DE102017004480A1

Abstract

Dichtring, umfassend eine dynamisch beanspruchte Dichtlippe (1) sowie ein Federelement (2), das kreisringförmig ausgebildet ist und die Dichtlippe (1) außenumfangsseitig umschließt, mit einer in radialer Richtung (3) nach innen gerichteten Federkraft (4) zur radial nach innen gerichteten Anpressung der Dichtlippe (1) an eine abzudichtende Oberfläche (5) eines abzudichtenden ersten Maschinenelements (6) und einen Führungsring (7) zur radialen Führung der Dichtlippe (1), wobei der Führungsring (7) in axialer Richtung (8) mit Abstand benachbart zur Dichtlippe (1) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (2) durch Federzungen (9) gebildet ist, die sich in axialer Richtung (8) erstrecken und einander, in Umfangsrichtung (10) betrachtet, mit Abstand benachbart zugeordnet sind und dass die Federzungen (9) mit dem Führungsring (7) verbunden sind.Sealing ring comprising a dynamically stressed sealing lip (1) and a spring element (2) which is annular and surrounds the sealing lip (1) on the outer peripheral side, with a radially inwardly directed spring force (4) in the radial direction (3) Contact pressure of the sealing lip (1) on a sealed surface (5) of a sealed first machine element (6) and a guide ring (7) for radial guidance of the sealing lip (1), wherein the guide ring (7) in the axial direction (8) adjacent with spacing is arranged to the sealing lip (1), characterized in that the spring element (2) is formed by spring tongues (9) which extend in the axial direction (8) and each other, viewed in the circumferential direction (10), are associated with spaced adjacent and the spring tongues (9) are connected to the guide ring (7).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft einen Dichtring, umfassend eine dynamisch beanspruchte Dichtlippe sowie ein Federelement, das kreisringförmig ausgebildet ist und die Dichtlippe außenumfangsseitig umschließt, mit einer in radialer Richtung nach innen gerichteten Federkraft zur radial nach innen gerichteten Anpressung der Dichtlippe an eine abzudichtende Oberfläche eines abzudichtenden ersten Maschinenelements und einen Führungsring zur radialen Führung der Dichtlippe, wobei der Führungsring in axialer Richtung mit Abstand benachbart zur Dichtlippe angeordnet ist.The invention relates to a sealing ring, comprising a dynamically stressed sealing lip and a spring element, which is annular and surrounds the sealing lip on the outer peripheral side, with a radially inwardly directed spring force for radially inwardly directed contact pressure of the sealing lip to be sealed surface of a sealed first machine element and a guide ring for radial guidance of the sealing lip, wherein the guide ring is arranged in the axial direction at a distance adjacent to the sealing lip.

Stand der TechnikState of the art

Ein solcher Dichtring und eine Dichtungsanordnung, die einen solchen Dichtring umfasst, sind aus der EP 0 557 579 A1 bekannt. Der Dichtring ist Bestandteil der Dichtungsanordnung zur Abdichtung einer axial hin- und herbewegbaren Stange gegenüber einem die Stange mit radialem Abstand umschließenden Gehäuse. Der Dichtring weist eine in radialer Richtung bewegliche Dichtlippe auf und ist durch einen Führungsring auf der Stange abgestützt. Durch die Abstützung des Dichtrings auf dem Führungsring ist der Verschleiß der Dichtlippe reduziert. Der Führungsring besteht aus einem gut gleitfähigen Kunststoff, bevorzugt aus PTFE, und ist in den Dichtring einknöpfbar.
Die Dichtlippe ist außenumfangsseitig von einer Ringwendelfeder umschlossen, so dass ein gutes Abdichtungsergebnis der abzudichtenden Stange sowohl bei niedriger Druckbeaufschlagung als auch bei hoher Druckbeaufschlagung sichergestellt ist.
Bei Ringwendelfeder und Führungsring handelt es sich jeweils um separat erzeugte und separat zu montierende Bauteile, wobei die Funktion der Ringwendelfeder unabhängig von der Funktion des Führungsringes ist. Ringwendelfeder und Führungsring sind Funktion technisch entkoppelt. Weisen die gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente relativ zueinander zum Beispiel eine relative Auslenkbewegung in radialer Richtung auf oder es besteht ein Mitten- und/oder Winkelversatz der gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente relativ zueinander, führt das, in Umfangsrichtung betrachtet, zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Kontaktspannung zwischen der Dichtlippe und der abzudichtenden Oberfläche. Die ungleichmäßige Verteilung der Kontaktspannung bewirkt unterschiedlich hohe Reibkräfte der Dichtlippe auf der abzudichtenden Oberfläche. Das führt zu einer ungleichmäßigen Abnutzung der Dichtlippe und einem frühzeitigen Ausfall der Dichtung.Such a sealing ring and a sealing arrangement comprising such a sealing ring are known from EP 0 557 579 A1 known. The sealing ring is part of the sealing arrangement for sealing an axially reciprocable rod relative to a housing surrounding the rod with a radial distance. The sealing ring has a radially movable sealing lip and is supported by a guide ring on the rod. By supporting the sealing ring on the guide ring, the wear of the sealing lip is reduced. The guide ring consists of a good sliding plastic, preferably made of PTFE, and can be buttoned into the sealing ring.
The sealing lip is surrounded on the outer peripheral side by a ring helical spring, so that a good sealing result of the sealed rod is ensured both at low pressure and high pressure.
Ring coil spring and guide ring are each separately produced and separately mounted components, the function of the ring helical spring is independent of the function of the guide ring. Ring coil spring and guide ring are technically decoupled. If the machine elements to be sealed relative to one another have, for example, a relative deflection movement in the radial direction or there is a center and / or angular offset of the machine elements to be sealed relative to one another, this leads, in the circumferential direction, to an uneven distribution of the contact voltage between the sealing lip and the surface to be sealed. The uneven distribution of the contact voltage causes different high frictional forces of the sealing lip on the surface to be sealed. This leads to uneven wear of the sealing lip and premature failure of the seal.

Ein weiterer Dichtring ist aus der DE 39 19 474 A1 bekannt.
Der Dichtring ist als schwimmende Lippendichtung ausgebildet und umfasst eine dynamisch beanspruchte Dichtlippe, die von einer Ringwendelfeder außenumfangsseitig umschlossen ist. Die Ringwendelfeder übt eine in radialer Richtung nach innen gerichtete Federkraft auf die Dichtlippe aus, zur Anpressung der Dichtlippe an eine abzudichtende Oberfläche eines abzudichtenden Maschinenelements. Mit axialem Abstand benachbart zur Dichtlippe ist ein Führungsring vorgesehen, der vorzugsweise aus einem PTFE-Material besteht.
Die Dichtlippe ist an einem in radialer Richtung gelenkigen Radialabschnitt angelenkt, wobei dieser einen verstärkten flexiblen Abschnitt aufweist, um dem Radialabschnitt eine größere Torsionssteifigkeit zu verleihen.
Die Ringwendelfeder und der Führungsring sind separat voneinander erzeugt. Die Funktion der Ringwendelfeder ist unabhängig von der Funktion des Führungsrings, so dass die Ringwendelfeder und der Führungsring funktionstechnisch voneinander entkoppelt sind.Another sealing ring is from the DE 39 19 474 A1 known.
The sealing ring is designed as a floating lip seal and comprises a dynamically stressed sealing lip which is enclosed on the outer peripheral side by an annular helical spring. The ring helical spring exerts a radially inwardly directed spring force on the sealing lip, for pressing the sealing lip against a surface to be sealed of a machine element to be sealed. With an axial distance adjacent to the sealing lip, a guide ring is provided, which preferably consists of a PTFE material.
The sealing lip is articulated to a radially-articulated radial portion having a reinforced flexible portion to provide the radial portion with greater torsional rigidity.
The ring helical spring and the guide ring are produced separately from each other. The function of the ring helical spring is independent of the function of the guide ring, so that the ring helical spring and the guide ring are functionally decoupled from each other.

Aus der DE 38 07 893 C1 ist ein weiterer Dichtring bekannt, der im Wesentlichen dem zuvor beschriebenen entspricht. Der Radialabschnitt ist, im Schnitt betrachtet, als Z-förmiges Filmscharnier ausgebildet, um eine gute Relativbeweglichkeit der Dichtlippe in radialer Richtung zu gewährleisten.
Mit axialem Abstand benachbart zur Dichtlippe, auf der der Umgebung zugewandten Seite des Dichtrings, ist ein Ringmagnet angeordnet, der radial innenseitig einen Abstand von der abzudichtenden Oberfläche des abzudichtenden Maschinenelements hat. Der Ringmagnet ist Bestandteil einer Vorschaltdichtung, wobei in radialer Richtung zwischen dem Ringmagnet und dem abzudichtenden Maschinenelement ein Ferrofluid angeordnet ist.
Die zur Anwendung gelangende Ringwendelfeder, die die Dichtlippe außenumfangsseitig umschließt, ist funktionstechnisch von der Vorschaltdichtung entkoppelt.From the DE 38 07 893 C1 is another sealing ring is known, which corresponds substantially to the previously described. The radial section is, viewed in section, formed as a Z-shaped film hinge to ensure a good relative mobility of the sealing lip in the radial direction.
With an axial distance adjacent to the sealing lip, on the side facing the environment of the sealing ring, a ring magnet is arranged, which has radially inwardly a distance from the surface to be sealed of the machine element to be sealed. The ring magnet is part of a Vorschaltdichtung, wherein a ferrofluid is arranged in the radial direction between the ring magnet and the machine element to be sealed.
The applied ring helical spring, which surrounds the outer edge of the sealing lip, is functionally decoupled from the Vorschaltdichtung.

Aus der US 4,274,641 ist ein Dichtring bekannt, der sich vom Dichtring aus DE 39 19 474 A1 im Wesentlichen nur durch die Gestalt des Radialabschnitts unterscheidet. Der Radialabschnitt ist im Wesentlichen C-förmig ausgebildet. From the US 4,274,641 is known a sealing ring, which is made of the sealing ring DE 39 19 474 A1 essentially only differentiated by the shape of the radial section. The radial portion is formed substantially C-shaped.

Die Ringwendelfeder und ein in axialem Abstand zur Ringwendelfeder angeordneter Führungsring sind auch hier funktionstechnisch voneinander entkoppelt.The ring helical spring and arranged at an axial distance from the ring helical spring guide ring are also functionally decoupled from each other here.

Aus der DE 197 49 235 A1 ist eine Dichtungsanordnung bekannt, umfassend eine dynamisch beanspruchte Dichtlippe und einen Träger, mit dem die Dichtlippe verbunden ist. Der Träger besteht aus einem thermoplastischen Werkstoff und umfasst Federzungen, die sich in axialer Richtung bis zur Dichtlippe erstrecken und die Dichtlippe außenumfangsseitig umschließen. Durch die elastischen Federzungen wird ein abzudichtendes Maschinenelement über die Dichtlippe mit einer radialen Vorspannung beaufschlagt, so dass die Dichtlippe an die abzudichtende Oberfläche des abzudichtenden Maschinenelements - zur Erzielung einer Abdichtung - angepresst wird.From the DE 197 49 235 A1 a sealing arrangement is known, comprising a dynamically stressed sealing lip and a carrier, with which the sealing lip is connected. The carrier consists of a thermoplastic material and includes spring tongues which extend in the axial direction to the sealing lip and enclose the sealing lip on the outer peripheral side. By the elastic spring tongues a machine element to be sealed is acted upon by the sealing lip with a radial bias, so that the sealing lip is pressed against the surface to be sealed of the machine element to be sealed - to achieve a seal.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Dichtring und eine Dichtungsanordnung, die den Dichtring umfasst, jeweils derart weiterzuentwickeln, dass der Dichtring und die Dichtungsanordnung auch während einer langen Gebrauchsdauer gleichbleibend gute Gebrauchseigenschaften aufweisen, auch dann, wenn die gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente jeweils großzügiger toleriert sind, insbesondere wenn die gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente einen Mitten- und/oder Winkelversatz relativ zueinander aufweisen und/oder während der bestimmungsgemäßen Verwendung relative radiale Auslenkbewegungen der gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente auftreten. Der Mitten- und/oder Winkelversatz und/oder radiale Auslenkbewegungen der gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente sollen ohne nachteilige Auswirkungen auf die Gebrauchsdauer des Dichtrings und der Dichtungsanordnung sein.The invention is based on the object, each further develop a sealing ring and a seal assembly comprising the sealing ring in such a way that the sealing ring and the seal assembly even during a long service life consistently good performance characteristics, even if the machine elements to be sealed against each other generously tolerated are, in particular when the machine elements to be sealed against each other have a center and / or angular offset relative to each other and / or occur during normal use relative radial deflection movements of the machine elements to be sealed against each other. The center and / or angular offset and / or radial deflection movements of the machine elements to be sealed against each other should be without detrimental effects on the service life of the sealing ring and the seal assembly.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Dichtring gemäß Anspruch 1 und einer Dichtungsanordnung gemäß Anspruch 16 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die darauf jeweils rückbezogenen Unteransprüche Bezug.This object is achieved by a sealing ring according to claim 1 and a seal arrangement according to claim 16. In advantageous embodiments, the refer back to each dependent claims.

Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, dass das Federelement durch Federzungen gebildet ist, die sich in axialer Richtung erstrecken und einander, in Umfangsrichtung betrachtet, mit Abstand benachbart zugeordnet sind und dass die Federzungen mit dem Führungsring verbunden sind.
Durch die Verbindung der Federzungen mit dem Führungsring besteht eine funktionstechnische Kopplung miteinander, so dass, in Umfangsrichtung betrachtet, die Dichtlippe die abzudichtende Oberfläche des abzudichtenden ersten Maschinenelements stets mit gleicher radialer Vorspannung dichtend umschließt und zwar auch dann, wenn das abzudichtende erste Maschinenelement mit seiner abzudichtenden Oberfläche, bezogen auf ein zweites Maschinenelement, das beispielsweise durch ein Gehäuse gebildet ist, radial ausgelenkt wird oder zu dem zweiten Maschinenelement einen Mitten- und/oder Winkelversatz aufweist. Durch die, in Umfangsrichtung betrachtet, stets gleiche Kontaktspannung zwischen der Dichtlippe und der abzudichtenden Oberfläche sind auch die Reibkräfte, die auf alle Umfangsbereiche der Dichtlippe wirken, stets gleich, ebenso wie der betriebsbedingte Verschleiß. Der beanspruchte Dichtring und die beanspruchte Dichtungsanordnung, die den Dichtring umfasst, haben deshalb selbst unter den zuvor beschriebenen, eigentlich ungünstigen Betriebsbedingungen gleichbleibend gute Gebrauchseigenschaften während ihrer gesamten Gebrauchsdauer.To achieve the object, it is provided that the spring element is formed by spring tongues which extend in the axial direction and, viewed in the circumferential direction, are associated with adjacent at a distance and that the spring tongues are connected to the guide ring.
By the connection of the spring tongues with the guide ring there is a functional coupling with each other, so that, viewed in the circumferential direction, the sealing lip sealing the sealed surface of the sealed first machine element always with the same radial bias and even if the sealed first machine element with its sealed Surface, based on a second machine element, which is for example formed by a housing, is deflected radially or to the second machine element has a center and / or angular offset. By, viewed in the circumferential direction, always the same contact voltage between the sealing lip and the surface to be sealed and the frictional forces acting on all peripheral areas of the sealing lip are always the same, as well as the operational wear. The claimed sealing ring and the claimed sealing arrangement comprising the sealing ring, therefore, even under the previously described, actually unfavorable operating conditions consistently good performance characteristics throughout their service life.

Durch die zuvor beschriebene Ausgestaltung und die funktionstechnische Kopplung wird erreicht, dass die Lage von Führungsring und Federzungen zueinander stets gleich ist und zwar auch dann, wenn die gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente jeweils großzügiger toleriert sind und/oder Auslenkbewegungen relativ zueinander aufweisen und/oder einen Mitten- und/oder Winkelversatz relativ zueinander haben. In dem Maße, wie sich die Lage von Führungsring und Dichtlippe innerhalb der Dichtungsanordnung verändert, verändert sich - durch die Verbindung von Führungsring und Federzungen und durch die funktionstechnische Kopplung -auch die Lage der Federzungen.By the above-described embodiment and the functional coupling it is achieved that the position of guide ring and spring tongues to each other is always the same, even if the machine elements to be sealed against each other are generously tolerated and / or have deflection movements relative to each other and / or a center and / or angular offset relative to each other. To the extent that changes the position of the guide ring and sealing lip within the seal assembly, changes - by the connection of guide ring and spring tongues and by the functional coupling - also the position of the spring tongues.

Die Federzungen sind bevorzugt jeweils einstückig ineinander übergehend und materialeinheitlich mit dem Führungsring ausgebildet. Hierbei ist von Vorteil, dass sowohl der Dichtring selbst als auch die Dichtungsanordnung, die den Dichtring umfasst, aus nur wenigen Einzelteilen bestehen, so dass die Herstellung und die Montage vereinfacht sind. In fertigungstechnischer und wirtschaftlicher Hinsicht ist das von hervorzuhebendem Vorteil.The spring tongues are preferably each integrally merging with each other and formed of the same material with the guide ring. It is advantageous that both the sealing ring itself and the seal assembly comprising the sealing ring consist of only a few individual parts, so that the production and assembly are simplified. In manufacturing and economic terms, this is to be highlighted advantage.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann es weiter vorgesehen sein, dass die Federzungen und der Führungsring aus einem polymeren Werkstoff bestehen. Polymere Werkstoffe sind in den unterschiedlichsten Spezifikationen zumeist kostengünstig verfügbar und einfach zu verarbeiten. Außerdem besteht die Möglichkeit, einen polymeren Werkstoff mit sehr geringem Reibungskoeffizient vorzusehen, um die Reibung und dadurch den Verschleiß der einander berührenden Kontaktflächen von Führungsring und abzudichtender Oberfläche auf ein Minimum zu begrenzen.According to an advantageous embodiment, it may further be provided that the spring tongues and the guide ring consist of a polymeric material. Polymeric materials are usually available at low cost in a wide variety of specifications and are easy to process. In addition, it is possible to provide a polymeric material with a very low coefficient of friction in order to minimize the friction and thereby the wear of the contacting contact surfaces of the guide ring and the surface to be sealed to a minimum.

Die Federzungen und/oder der Führungsring können bevorzugt aus PA, POM oder PTFE bestehen. Ein solcher Werkstoff hat den Vorteil, dass er gute Gleiteigenschaften aufweist, dadurch reibungs- und verschleißarm auf der abzudichtenden Oberfläche abgestützt ist, ebenso wie die Federzungen die Dichtlippe anliegend berühren. Außerdem hat der genannte Werkstoff den Vorteil, dass die Federzungen auch nach einer langen Gebrauchsdauer praktisch keine Relaxationserscheinungen aufweisen und der Dichtring sowie die Dichtungsanordnung, die den Dichtring umfasst, während ihrer gesamten Gebrauchsdauer auch deshalb gleichbleibende Gebrauchseigenschaften aufweisen.The spring tongues and / or the guide ring may preferably consist of PA, POM or PTFE. Such a material has the advantage that it has good sliding properties, is supported by friction and low wear on the surface to be sealed, as well as the spring tongues touching the sealing lip fitting. In addition, the said material has the advantage that the spring tongues have virtually no relaxation phenomena even after a long period of use, and the sealing ring and the sealing arrangement which comprises the sealing ring, during their entire Service life therefore also have consistent performance properties.

Die Federzungen sind am Führungsring in radialer Richtung elastisch nachgiebig angelenkt und überdecken mit ihrer auf dem Führungsring axial abgewandten Seite die Dichtlippe in axialer Richtung im Wesentlichen vollständig. Die Einheit aus Federzungen und Führungsring ist durch ihre einfache Geometrie einfach und kostengünstig herstellbar. Die Federzungen stützen die Dichtlippe auf ihrer der abzudichtenden Oberfläche radial abgewandten Seite außerdem ab und schützen die Dichtlippe dadurch vor einer unerwünscht hohen mechanischen Beanspruchung und einer daraus resultierenden Schädigung.The spring tongues are articulated resiliently resiliently on the guide ring in the radial direction and, with their side facing away axially on the guide ring, substantially completely cover the sealing lip in the axial direction. The unit of spring tongues and guide ring is simple and inexpensive to produce by their simple geometry. The spring tongues also support the sealing lip on its radially outer side facing away from the surface to be sealed, thereby protecting the sealing lip against undesirably high mechanical stress and resultant damage.

In Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalles kann es vorgesehen sein, dass der Führungsring auf der der Dichtlippe und den Federzungen axial abgewandten Seite mit einer Hilfsdichtlippe verbunden ist. Die Hilfsdichtlippe kann zum Beispiel als Abstreiflippe oder als Staublippe ausgebildet sein, je nachdem, wie der Dichtring verwendet wird.
Ist das erste Maschinenelement zum Beispiel durch eine translatorisch hin- und herbewegliche Stange gebildet, kann die Hilfsdichtlippe als zusätzlicher Abstreifer ausgebildet sein, um zu verhindern, dass das erste Maschinenelement bei axialer Bewegung in den abzudichtenden Raum Verunreinigungen aus der Umgebung in den abzudichtenden Raum mitnimmt. Ist das erste Maschinenelement demgegenüber zum Beispiel als rotatorisch bewegliche Welle ausgebildet, ist die Hilfsdichtlippe auf der dem abzudichtenden Raum axial abgewandten Seite des Dichtrings angeordnet und verhindert, dass Verunreinigungen, wie zum Beispiel Staub, aus der Umgebung in Richtung der Dichtlippe vordringen.Depending on the particular circumstances of the application, it may be provided that the guide ring is connected to the sealing lip and the spring tongues axially opposite side with an auxiliary sealing lip. The auxiliary sealing lip can be designed, for example, as a wiping lip or as a dust lip, depending on how the sealing ring is used.
If the first machine element is formed for example by a translational reciprocating rod, the auxiliary sealing lip can be formed as an additional scraper to prevent the first machine element entrains impurities from the environment in the space to be sealed by axial movement in the space to be sealed. By contrast, if the first machine element is designed, for example, as a rotatably movable shaft, the auxiliary sealing lip is arranged on the side of the sealing ring facing away from the space to be sealed and prevents contaminants, such as dust, from penetrating from the environment in the direction of the sealing lip.

Auf der der Dichtlippe radial abgewandten Seite kann ein Stützkörper aus einem zähharten Werkstoff angeordnet sein. Der Stützkörper kann aus einem metallischen oder einem polymeren Werkstoff bestehen. Dichtringe mit Stützkörpern sind allgemein bekannt, wobei der Dichtring mittels des Stützkörpers zuverlässig in einer Bohrung des zweiten Maschinenelements, zum Beispiel einem Gehäuse, gehalten ist.On the side facing away from the sealing lip, a support body made of a tough material can be arranged. The support body may consist of a metallic or a polymeric material. Sealing rings with supporting bodies are generally known, wherein the sealing ring by means of the support body is reliably held in a bore of the second machine element, for example a housing.

Der Stützkörper kann im Wesentlichen L-förmig ausgebildet sein und einen Axialschenkel und einen Radialschenkel aufweisen. Der Axialschenkel sorgt für eine zuverlässige und dauerhaltbare Anordnung des Dichtrings in der Bohrung des zweiten Maschinenelements. Am Radialschenkel des Stützkörpers ist die Dichtlippe angelenkt.The support body may be substantially L-shaped and have an axial leg and a radial leg. The axial leg ensures a reliable and durable arrangement of the sealing ring in the bore of the second machine element. At the radial leg of the support body, the sealing lip is articulated.

Auf der der Dichtlippe radial abgewandten Seite kann eine statisch beanspruchte Dichtung angeordnet sein, wobei die Dichtung den Axialschenkel des Stützkörpers zumindest teilweise umschließt. In Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalles kann die Dichtung außenumfangsseitig mit jeweils in sich geschlossenen Rillen ausgebildet sein, um die Montage des Dichtrings in einer Bohrung des zweiten Maschinenelements zu erleichtern und die Abdichtung gegenüber der die Bohrung begrenzenden Wandung zu verbessern.On the side facing away from the sealing lip a statically stressed seal can be arranged, wherein the seal at least partially surrounds the axial leg of the support body. Depending on the particular circumstances of the application, the seal may be formed on the outer peripheral side, each with self-contained grooves in order to facilitate the assembly of the sealing ring in a bore of the second machine element and to improve the seal against the wall bounding the bore.

Um eine gute radiale Beweglichkeit der Dichtlippe zu ermöglichen, kann diese an einem in radialer Richtung gelenkigen Radialabschnitt angelenkt sein. Die Dichtlippe ist relativ ortsfest mit den Federzungen und dem Führungsring verbunden und bildet dadurch eine funktionstechnische Einheit. Kommt es während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings oder der Dichtungsanordnung zu radialen Auslenkbewegungen der gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente und/oder zu einem Mitten- und/oder Winkelversatzt, haben diese eigentlich unerwünschten Betriebsbedingungen zur Folge, dass die Dichtlippe, die Federzungen und der Führungsring darauf stets in gleichem Maße reagieren. Die relative Zuordnung der Dichtlippe, der Federzungen und des Führungsrings relativ zueinander und jeweils relativ zur abzudichtenden Oberfläche des abzudichtenden Maschinenelements ist stets gleich. Partielle mechanische Überbeanspruchungen, insbesondere der Dichtlippe, mit daraus resultierenden nachteiligen Gebrauchseigenschaften sind ausgeschlossen.In order to enable a good radial mobility of the sealing lip, this can be articulated on a radially articulated radial section. The sealing lip is relatively stationary connected to the spring tongues and the guide ring and thereby forms a functional unit. If, during the intended use of the sealing ring or the sealing arrangement, radial deflecting movements of the machine elements to be sealed against one another and / or center and / or angle offset occur, these actually undesirable operating conditions result in the sealing lip, the spring tongues and the guide ring always resting on it respond to the same degree. The relative allocation of the sealing lip, the spring tongues and the guide ring relative to each other and each relative to the surface to be sealed of the machine element to be sealed is always the same. Partial mechanical overstress, in particular the sealing lip, with resulting disadvantageous performance properties are excluded.

Der Radialabschnitt kann zum Beispiel rollbalgartig ausgebildet sein. Durch diese rollbalgartige Ausgestaltung werden mechanische Überbeanspruchungen des Radialabschnitts bei radialen Auslenk- oder Winkelbewegungen der gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente vermieden. Auslenkbewegungen während der bestimmungsgemäßen Verwendung des Dichtrings oder der Dichtungsanordnung durch Mitten- und/oder Winkelversatz werden vom rollbalgartig ausgebildeten Radialabschnitt aufgenommen, ohne dass im Radialabschnitt zum Beispiel unerwünschte, die Gebrauchsdauer verringernde Zugspannungen im elastomeren Werkstoff des Radialabschnitts entstehen können.The radial section may be formed, for example, rolling bellows. This rolling-bellows-like configuration avoids mechanical overstressing of the radial section in the case of radial deflection or angular movements of the machine elements to be sealed against each other. Deflection movements during the intended use of the sealing ring or the seal arrangement by center and / or angular offset are taken up by the rolling-bellows-shaped radial section without, for example, unwanted, the service life reducing tensile stresses in the elastomeric material of the radial section can arise in the radial section.

Der Radialabschnitt verbindet den Radialschenkel des Stützkörpers mit der Dichtlippe. Insgesamt ist der Dichtring durch eine solche Ausgestaltung sehr einfach und kostengünstig herstellbar. Dadurch ist er prädestiniert für Großserien, zum Beispiel als Ventilschaftdichtung in Verbrennungskraftmaschinen.The radial section connects the radial leg of the support body with the sealing lip. Overall, the sealing ring is very simple and inexpensive to produce by such a configuration. This makes it predestined for large series, for example as a valve stem seal in internal combustion engines.

Die Federzungen können den Radialabschnitt in axialer Richtung durchdringen. Dadurch ist der gesamte Dichtring als vormontierbare Einheit ausgebildet sowie einstückig und als Ganzes besonders einfach montierbar. Die Gefahr von Montagefehlern ist dadurch auf ein Minimum reduziert.The spring tongues can penetrate the radial section in the axial direction. As a result, the entire sealing ring is formed as a preassembled unit and in one piece and as a whole particularly easy to install. The risk of assembly errors is thereby reduced to a minimum.

Bevorzugt sind zumindest die Dichtlippe und der Radialabschnitt einstückig ineinander übergehend und materialeinheitlich ausgebildet. Weiter bevorzugt sind die Dichtlippe, der Radialabschnitt und die statische Dichtung einstückig ineinander übergehend und materialeinheitlich ausgebildet. Das Verfahren, das zur Herstellung eines solchen Dichtrings zur Anwendung gelangt, ist einfach und kostengünstig durchführbar. Preferably, at least the sealing lip and the radial portion are integrally merging into each other and formed of the same material. More preferably, the sealing lip, the radial section and the static seal are integrally merging into each other and formed of the same material. The process which is used for the production of such a sealing ring is easy and inexpensive to carry out.

Außerdem betrifft die Erfindung eine Dichtungsanordnung, umfassend einen Dichtring, wie zuvor beschrieben, und ein abzudichtendes erstes Maschinenelement mit einer abzudichtenden Oberfläche, die von der dynamisch beanspruchten Dichtlippe und dem Führungsring anliegend umschlossen ist, wobei das erste Maschinenelement mit radialem Abstand von einem zweiten Maschinenelement umschlossen ist und wobei in dem durch den Abstand gebildeten Spalt der Dichtring angeordnet ist.Moreover, the invention relates to a sealing arrangement comprising a sealing ring as described above, and a sealed first machine element with a surface to be sealed, which is enclosed by the dynamically stressed sealing lip and the guide ring, wherein the first machine element radially spaced from a second machine element enclosed is and wherein in the gap formed by the gap, the sealing ring is arranged.

Das erste Maschinenelement kann durch eine abzudichtende Stange, das zweite Maschinenelement durch ein Gehäuse gebildet sein. Bei der abzudichtenden Stange kann es sich um einen Ventilschaft im Ventiltrieb einer Verbrennungskraftmaschine handeln, beim zweiten Maschinenelement um den als Gehäuse ausgebildeten Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine, in dem der Dichtring dichtend angeordnet ist.The first machine element may be formed by a rod to be sealed, the second machine element by a housing. The rod to be sealed may be a valve stem in the valve train of an internal combustion engine, the second machine element may be the cylinder head of the internal combustion engine in the form of a housing, in which the sealing ring is sealingly arranged.

Figurenlistelist of figures

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dichtrings und ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung werden nachfolgend anhand der 1 bis 4 näher erläutert.An embodiment of the sealing ring according to the invention and an embodiment of the sealing arrangement according to the invention are described below with reference to FIG 1 to 4 explained in more detail.

Die 1 bis 4 zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dichtrings in einer Dichtungsanordnung, in der die beiden gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente konzentrisch zueinander angeordnet sind,
2 den Dichtring aus 1 in einer Dichtungsanordnung, in der die gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente mit einem radialen Mittenversatz zueinander angeordnet sind,
3 den Dichtring aus den 1 und 2 in einer Dichtungsanordnung, in der die beiden gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente mit einem Winkelversatz zueinander angeordnet sind und
4 ein Ausführungsbeispiel eines Führungsrings, der einstückig ineinander übergehend und materialeinheitlich mit den Federzungen ausgebildet ist und in einem Dichtring gemäß 1 bis 3 zur Anwendung gelangt.

The 1 to 4 each show in a schematic representation:

1 an embodiment of the sealing ring according to the invention in a sealing arrangement in which the two machine elements to be sealed against each other are arranged concentrically to one another,
2 the sealing ring 1 in a sealing arrangement in which the machine elements to be sealed against each other are arranged with a radial center offset to one another,
3 the sealing ring from the 1 and 2 in a sealing arrangement, in which the two machine elements to be sealed against each other are arranged with an angular offset from each other and
4 an embodiment of a guide ring, which is integrally merging into each other and formed of the same material with the spring tongues and in a sealing ring according to 1 to 3 used.

Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention

In den 1 bis 3 ist jeweils dasselbe Ausführungsbeispiel eines Dichtrings gezeigt.
Die gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente 6, 17 sind unterschiedlich zueinander angeordnet.In the 1 to 3 in each case the same embodiment of a sealing ring is shown.
The machine elements to be sealed against each other 6 . 17 are arranged differently from each other.

Der Dichtring besteht im Wesentlichen aus einem Dichtungswerkstoff und umfasst die dynamisch beanspruchte Dichtlippe 1 sowie die ebenfalls dynamisch beanspruchte Hilfsdichtlippe 11, die einander in axialer Richtung 8 mit Abstand benachbart zugeordnet sind. In dem axialen Abstand zwischen Dichtlippe 1 und Hilfsdichtlippe 11 ist der Führungsring 7 angeordnet, der in 4 als Einzelteil dargestellt ist. Der Führungsring 7 ist im Wesentlichen C-förmig ausgebildet und axial in Richtung der Dichtlippe 1 offen. Radial innenseitig umschließt der Führungsring 7, genau wie die Dichtlippe 1 und die Hilfsdichtlippe 11 auch, die abzudichtende Oberfläche 5 des abzudichtenden ersten Maschinenelements 6 anliegend.
Radial außenseitig ist der Führungsring 7 einstückig ineinander übergehend und materialeinheitlich mit den Federzungen 9 ausgebildet, die sich in axialer Richtung 8 erstrecken und einander, in Umfangsrichtung 10 betrachtet, mit Abstand benachbart zugeordnet sind. Die Federzungen 9 sind gleichmäßig in Umfangsrichtung 10 verteilt angeordnet, wobei zum Beispiel 12 Federzungen 9 zur Anwendung gelangen können. Die Federzungen 9 durchdringen den Radialabschnitt 16 in axialer Richtung 8 im Bereich des Übergangs des Radialabschnitts 16 zur Dichtlippe 1. Die Federzungen 9 berühren die Außenumfangsfläche der Dichtlippe 1 unter elastischer Vorspannung unmittelbar anliegend und sorgen für eine stets ausreichende Anpressung der Dichtlippe 1 an die abzudichtende Oberfläche 5, auch dann, wenn im abzudichtenden Raum 19 kein relativer Überdruck bezogen auf die Umgebung 20 herrscht.The sealing ring consists essentially of a sealing material and comprises the dynamically stressed sealing lip 1 as well as the dynamically stressed auxiliary sealing lip 11 facing each other in the axial direction 8th are assigned adjacent with distance. In the axial distance between the sealing lip 1 and auxiliary sealing lip 11 is the guide ring 7 arranged in 4 is shown as a single part. The guide ring 7 is substantially C-shaped and axially in the direction of the sealing lip 1 open. Radially inside the guide ring encloses 7 , just like the sealing lip 1 and the auxiliary sealing lip 11 also, the surface to be sealed 5 of the first machine element to be sealed 6 fitting.
Radially outside is the guide ring 7 integrally merging into each other and of the same material with the spring tongues 9 formed, extending in the axial direction 8th extend and each other, in the circumferential direction 10 considered to be adjacent at a distance. The spring tongues 9 are uniform in the circumferential direction 10 arranged distributed, for example, 12 spring tongues 9 can apply. The spring tongues 9 penetrate the radial section 16 in the axial direction 8th in the area of the transition of the radial section 16 to the sealing lip 1 , The spring tongues 9 touching the outer peripheral surface of the sealing lip 1 under elastic bias directly adjacent and ensure an always sufficient contact pressure of the sealing lip 1 to the surface to be sealed 5 even if in the sealed room 19 no relative overpressure relative to the environment 20 prevails.

Die Federzungen 9, die das Federelement 2 bilden, sind einstückig ineinander übergehend und materialeinheitlich mit dem Führungsring 7 ausgebildet. Federzungen 9 und Führungsring 7 bestehen im hier gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem polymeren Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften.The spring tongues 9 that the spring element 2 form, are integrally merging into each other and of the same material with the guide ring 7 educated. spring tongues 9 and guide ring 7 consist in the embodiment shown here of a polymeric material with good sliding properties.

Die Federzungen 9 überdecken die Dichtlippe 1 in axialer Richtung 8 nahezu vollständig, so dass die Dichtlippe entlang ihrer gesamten axialen Erstreckung durch die Federzungen ausgezeichnet gestützt ist.The spring tongues 9 cover the sealing lip 1 in the axial direction 8th almost completely, so that the sealing lip is excellently supported along its entire axial extent by the spring tongues.

Der gelenkige Radialabschnitt 16 ist im hier gezeigten Ausführungsbeispiel rollbalgartig ausgebildet und verbindet die Dichtlippe 1 in radialer Richtung mit dem Radialschenkel 14 des Stützkörpers 12. Der Stützkörper 12 ist durch seinen Axialschenkel 13 mittels der statisch beanspruchten Dichtung 15 im zweiten Maschinenelement 17 angeordnet.The articulated radial section 16 is formed in the embodiment shown here rolling bellows and connects the sealing lip 1 in the radial direction with the radial leg 14 of the support body 12 , The supporting body 12 is through its axial leg 13 by means of the statically stressed seal 15 in the second machine element 17 arranged.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Dichtungsanordnung mit dem zuvor beschriebenen Dichtring gezeigt. Die beiden Maschinenelemente 6, 17 sind einander konzentrisch zugeordnet, wobei das erste Maschinenelement 6 entweder durch eine translatorisch hin- und herbewegliche Stange oder durch eine rotierende Welle gebildet sein kann.
Die radiale Vorspannung, mit der die Dichtlippe 1 die abzudichtenden Oberfläche 5 des abzudichtenden Maschinenelements 6 dichtend umschließt, ist durch die konzentrische Zuordnung der beiden Maschinenelemente 6, 17 in allen Umfangsbereichen der Dichtlippe gleich.In 1 a first embodiment of a seal assembly is shown with the sealing ring described above. The two machine elements 6 . 17 are assigned to each other concentrically, wherein the first machine element 6 can be formed either by a translational reciprocating rod or by a rotating shaft.
The radial preload with which the sealing lip 1 the surface to be sealed 5 of the sealed machine element 6 sealing surrounds, is due to the concentric assignment of the two machine elements 6 . 17 the same in all peripheral areas of the sealing lip.

In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Dichtungsanordnung gezeigt, in dem der zuvor beschriebene Dichtring zur Anwendung gelangt. In der hier gezeigten Dichtungsanordnung weisen die beiden Maschinenelemente 6, 17 einen radialen Mittenversatz auf. Der gelenkige Radialabschnitt 16 gleicht den radialen Mittenversatz aus, so dass auch in diesem Ausführungsbeispiel die radiale Vorspannung, mit der die Dichtlippe 1 durch die Federzungen 9 in radialer Richtung 3 auf die abzudichtende Oberfläche 5 des abzudichtenden ersten Maschinenelements 6 gedrückt wird, in Umfangsrichtung 10 betrachtete, völlig gleichmäßig ist.In 2 a second embodiment of a sealing arrangement is shown, in which the sealing ring described above is used. In the seal arrangement shown here, the two machine elements 6 . 17 a radial center offset. The articulated radial section 16 compensates for the radial center offset, so that in this embodiment, the radial bias, with the sealing lip 1 through the spring tongues 9 in the radial direction 3 on the surface to be sealed 5 of the first machine element to be sealed 6 is pressed, in the circumferential direction 10 considered, is completely uniform.

Genauso verhält es sich auch im Ausführungsbeispiel der Dichtungsanordnung gemäß 3. Abweichend zum Ausführungsbeispiel gemäß 2 weisen die gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente 6, 17 keinen radialen Mittenversatz sondern einen Winkelversatz relativ zueinander auf. Die Dichtlippe 1, der Führungsring 7 und in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auch die Hilfsdichtlippe 11 folgen dem Winkelversatz, ohne dass sich die radiale Vorspannung, mit der die Dichtlippe 1 und die Hilfsdichtlippe 11 die abzudichtende Oberfläche 5 umschließen, in Umfangsrichtung 10 unerwünscht verändern würde. Auch in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kontaktspannung der Dichtlippe 1 und der Hilfsdichtlippe 2, in Umfangsrichtung 10 betrachtet, jeweils an jeder Umfangsstelle gleich.The same is true in the embodiment of the seal assembly according to 3 , Deviating from the embodiment according to 2 have the machine elements to be sealed against each other 6 . 17 no radial center offset but an angular offset relative to each other. The sealing lip 1 , the guide ring 7 and in the embodiment shown also the auxiliary sealing lip 11 follow the angular misalignment without the radial preload, with which the sealing lip 1 and the auxiliary sealing lip 11 the surface to be sealed 5 enclose, in the circumferential direction 10 would change undesirably. Also in the embodiment shown here, the contact voltage of the sealing lip 1 and the auxiliary sealing lip 2 , in the circumferential direction 10 considered equal at each circumferential location.

Durch die gleichmäßige mechanische Beanspruchung der Dichtlippe 1 und der Hilfsdichtlippe 11, unabhängig davon, ob die gegeneinander abzudichtenden Maschinenelemente 6, 17 einen Mitten- und/oder Winkelversatz aufweisen, weist der beanspruchte Dichtring gleichbleibende Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer auf, ebenso wie die Dichtungsanordnung, in der der Dichtring zur Anwendung gelangt.
Das ist darauf zurückzuführen, dass das Federelement 2 durch Federzungen 9 gebildet ist, die sich in axialer Richtung 8 erstrecken und einander, in Umfangsrichtung 10 betrachtet, mit Abstand benachbart zugeordnet sind und dass die Federzungen 9 mit dem Führungsring 7 verbunden sind. Daraus folgt die entscheidende funktionstechnische Kopplung von Führungsring 7 und Federzungen 9, die die vorteilhaften Gebrauchseigenschaften bewirkt.Due to the uniform mechanical stress of the sealing lip 1 and the auxiliary sealing lip 11 , regardless of whether the machine elements to be sealed against each other 6 . 17 have a center and / or angular offset, the claimed sealing ring has consistent performance characteristics during a long service life, as well as the seal assembly in which the sealing ring is used.
This is due to the fact that the spring element 2 by spring tongues 9 is formed, extending in the axial direction 8th extend and each other, in the circumferential direction 10 considered to be spaced adjacent and that the spring tongues 9 with the guide ring 7 are connected. This results in the decisive functional coupling of the guide ring 7 and spring tongues 9 which brings about the advantageous performance characteristics.

In 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Führungsrings 7 gezeigt, der einstückig ineinander übergehend und materialeinheitlich mit den Federzungen ausgebildet ist. Das gezeigte Bauteil ist im Wesentlichen C-förmig ausgebildet, wobei die Federzungen 9 in radialer Richtung 3 elastisch nachgiebig am Führungsring 7 angelenkt sind.In 4 is an embodiment of a guide ring 7 shown, which is integrally merging with each other and formed of the same material with the spring tongues. The component shown is substantially C-shaped, wherein the spring tongues 9 in the radial direction 3 elastically yielding to the guide ring 7 are articulated.

Claims

Sealing ring comprising a dynamically stressed sealing lip (1) and a spring element (2) which is annular and surrounds the sealing lip (1) on the outer peripheral side, with a radially inwardly directed spring force (4) in the radial direction (3) Contact pressure of the sealing lip (1) on a sealed surface (5) of a sealed first machine element (6) and a guide ring (7) for radial guidance of the sealing lip (1), wherein the guide ring (7) in the axial direction (8) adjacent with spacing is arranged to the sealing lip (1), characterized in that the spring element (2) is formed by spring tongues (9) which extend in the axial direction (8) and each other, viewed in the circumferential direction (10), are associated with spaced adjacent and the spring tongues (9) are connected to the guide ring (7).

After sealing ring Claim 1 , characterized in that the spring tongues (9) in each case integrally merging into each other and of the same material with the guide ring (7) are formed.

Sealing ring after one of Claims 1 or 2 , characterized in that the spring tongues (9) and the guide ring (7) consist of a polymeric material.

Sealing ring according to one of the preceding claims, characterized in that the spring tongues (9) and the guide ring (7) consist of PA, POM or PTFE.

Sealing ring according to one of the preceding claims, characterized in that the spring tongues (9) on the guide ring (7) in the radial direction (3) are articulated resiliently and with their On the guide ring (7) axially facing away from the sealing lip (1) in the axial direction (8) substantially completely overlap.

Sealing ring according to one of the preceding claims, characterized in that the guide ring (7) is connected to the sealing lip (1) and the spring tongues (9) axially opposite side with an auxiliary sealing lip (11).

Sealing ring according to one of the preceding claims, characterized in that on the said sealing lip (1) radially facing away from a support body (12) is arranged from a tough material.

After sealing ring Claim 7 , characterized in that the support body (12) is substantially L-shaped and has an axial leg (13) and a radial leg (14).

Sealing ring after one of Claims 7 or 8th , characterized in that on the said sealing lip (1) radially facing away from a statically stressed seal (15) is arranged and that the seal (15) at least partially surrounds the axial leg (13) of the support body (12).

Sealing ring according to one of the preceding claims, characterized in that the sealing lip (1) on a radial direction (3) articulated radial portion (16) is articulated.

After sealing ring Claim 10 , characterized in that the radial portion (16) is formed Rollbalgartig.

Sealing ring after one of Claims 10 or 11 , characterized in that the radial portion (16) connects the radial leg (14) and the sealing lip (1).

Sealing ring after one of Claims 10 to 12 , characterized in that the spring tongues (9) penetrate the radial portion (16) in the axial direction (8).

Sealing ring after one of Claims 10 to 13 , characterized in that the sealing lip (1) and the radial portion (16) integrally merging into each other and formed of the same material.

Sealing ring after one of Claims 10 to 14 , characterized in that the sealing lip (1) and the radial portion (16) and the static seal (15) integrally merging into each other and are formed of the same material.

Sealing arrangement, comprising a sealing ring according to one of the preceding claims and a first machine element (6) to be sealed with a surface (5) to be sealed, which is enclosed by the dynamically stressed sealing lip (1) and the guide ring (7), wherein the first machine element ( 6) is enclosed at a radial distance from a second machine element (17) and wherein in the gap formed by the gap (18) of the sealing ring is arranged.

Seal arrangement according to Claim 16 , characterized in that the first machine element (6) is formed by a rod to be sealed and the second machine element (17) by a housing.