DE1075909B

DE1075909B - Annular elastic sealing member

Info

Publication number: DE1075909B
Application number: DEN13775A
Authority: DE
Inventors: Paul William Rohrberg
Original assignee: New York Air Brake LLC
Current assignee: New York Air Brake LLC
Priority date: 1956-07-18
Filing date: 1957-06-13
Publication date: 1960-02-18

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft ein elastisches Diehtungsglied in Form eines ungefähr kreisförmigen hohlen Rohrringes aus hochelastischem Material. Derartige Ringe mit kreisförmigem Querschnitt sind bekannt. Die Ringe werden in der Regel zwischen gegenüberliegenden parallelen Flächen zweier abzudichtender Bauteile mit Hilfe von Bolzen oder anderen Verbindungselementen eingespannt. Wird der Dichtungsring überlastet, so neigt er dazu, flach zusammenzufallen. Man hat bereits versucht, dieses flache Zusammenfallen des Ringes durch eine Flüssigkeitsfüllung zu ver hindern. Doch waren die Ergebnisse nicht zufriedenstellend. Im übrigen erfordern die bekannten Ringe mit oder ohne Flüssigkeitsfüllung sehr genau bearbeitete Dichtungsflächen an den abzudichtenden Teilen sowie Vorkehrungen, die dafür sorgen, daß sich die Dichtungsflächen nicht über einen Mindestabstand hinaus nähern können.The invention relates to an elastic device in the form of an approximately circular hollow pipe ring made of highly elastic material. Such Rings with a circular cross-section are known. The rings are usually opposite between parallel surfaces of two components to be sealed using bolts or other connecting elements clamped. If the sealing ring is overloaded, it tends to collapse flat. Attempts have already been made to prevent this shallow collapse of the ring by filling it with liquid prevent. But the results were not satisfactory. In addition, the known rings require with or without liquid filling, very precisely machined sealing surfaces on the parts to be sealed and precautions to ensure that the sealing surfaces do not exceed a minimum distance can approach beyond.

Bei dem ringförmigen Dichtungsglied gemäß der Erfindung sind die erwähnten Mangel beseitigt. Insbesondere hat der Ring einen beträchtlich größeren Bereich einer elastischen Verformung, da der Ring beim Einspannen auf seinem ganzen Umfang einer verdrehenden elastischen Verformung unterliegt. Die elastischen Gegenkräfte steigen bei dieser verdrehenden Verformung sehr schnell an.In the case of the annular sealing member according to the invention, the shortcomings mentioned are eliminated. In particular the ring has a considerably larger area of elastic deformation than the ring is subject to a twisting elastic deformation over its entire circumference when it is clamped. the elastic counterforces rise very quickly with this twisting deformation.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die radialen Querschnitte des Rohrringes ellipsenähnliche Gestalt haben und daß die großen Querschnittsachsen im wesentlichen Teile von Erzeugenden eines gedachten, mit dem Ring koaxialen, geraden Kegels sind.According to the invention this is achieved in that the radial cross-sections of the tubular ring are elliptical Have shape and that the major cross-sectional axes are essentially parts of the generatrix of a imaginary, straight cone coaxial with the ring.

Zweckmäßig besteht das ringförmige Dichtungsglied gemäß der Erfindung nur aus Metall. Das Dichtungsglied kann sowohl als Stirnflächendichtung zwisehen zwei ebenen Flächen als auch als Zylinderflächendichtung zwischen zwei gleichachsigen zylindrischen Flächen Verwendung finden.Appropriately, the annular sealing member according to the invention consists only of metal. The sealing member Can be used both as a face seal between two flat surfaces and as a cylinder surface seal find use between two coaxial cylindrical surfaces.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Darin sindAn exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. Are in it

Fig. 1 ein Axialschnitt durch einen vollständigen Ring in spannungslosem Zustande,1 shows an axial section through a complete ring in the de-energized state,

Fig. 2 eine Darstellung des Dichtungsringes zur Abdichtung einer Zylinderflächenfuge, d. h. einer Fuge, die von zwei konzentrischen, im wesentlichen zylindrisehen Flächen gebildet wird, an deren jeder der Ring in solcher Weise anliegt, daß die erzeugte verdrehende Verformung des Ringes gleichmäßig ist undFig. 2 shows a representation of the sealing ring for sealing a cylinder surface joint, d. H. a joint, which is formed by two concentric, substantially cylindrical surfaces, on each of which the ring is applied in such a way that the twisting deformation of the ring produced is uniform and

Fig. 3 ein Schnitt bei Verwendung des Ringes zur Abdichtung einer Stirnflächenfuge. Auch hier steht der Ring unter gleichmäßiger Spannung, jedoch ist die verdrehende Verformung der nach Fig. 2 auftretenden verdrehenden Verformung in der Richtung entgegengesetzt. 3 shows a section when the ring is used to seal an end face joint. This is also here Ring under uniform tension, but the twisting deformation is that occurring according to FIG twisting deformation in the opposite direction.

Ringförmiges elastisches DichtungsgliedAnnular elastic sealing member

Anmelder:Applicant:

The New York Air Brake Company,
New York, N. Y. (V. St. A.)The New York Air Brake Company,
New York, NY (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. PrinzRepresentative: Dipl.-Ing. E. Prince

und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte)and Dr. rer. nat. G. Hauser, patent attorneys)

München-Pasing, Bodenseestr. 3 aMunich-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. Juli 1956Claimed priority:
V. St. v. America July 18, 1956

Paul William Rohrberg, Watertown, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt wordenPaul William Rohrberg, Watertown, N.Y. (V. St. A.), has been named as the inventor

Die Zeichnung ist nur schematisch und die verdrehende Verformung des Ringes ist des besseren Verständnisses wegen übertrieben dargestellt.The drawing is only schematic and the twisting deformation of the ring is for better understanding presented because of exaggerated.

Wenn der Ring in einer kreisförmigen Aussparung in einem der beiden die abzudichtende Fuge bildenden Bauteile montiert ist, so ist es möglich, daß der Ring den einen der beiden Bauteile entlang zweier kreisförmiger Linien berührt (deren eine eine Zentrierwirkung ausübt) und mit dem anderen Bauteil nur eine Berührungslinie hat.When the ring forms the joint to be sealed in a circular recess in one of the two Components is mounted, so it is possible that the ring one of the two components along two circular Touches lines (one of which has a centering effect) and only one with the other component Has line of contact.

Der Ring 5 besteht vorzugsweise aus einem nahtlosen Rohr, das durch einen hohen Elastizitätsmodul gekennzeichnet ist. Bei hoher Temperatur verwendet man zweckmäßig ein Stahlrohr.The ring 5 preferably consists of a seamless tube, which has a high modulus of elasticity is marked. If the temperature is high, it is advisable to use a steel pipe.

Der Querschnitt 6 des Ringes ist als Ellipse dargestellt, jedoch ist eine sonstige ovale Kurve im allgemeinen gleichwertig. Die Bezeichnung »ellipsenähnlich« soll also jede ovale Form einschließen.The cross-section 6 of the ring is shown as an ellipse, but another oval curve is generally equivalent to. The term "ellipse-like" is intended to include any oval shape.

Ein kreisförmiger Querschnitt ist unbrauchbar, da, wie ersichtlich, die versetzte Lage der Berührungszonen gegenüber sowohl der großen als auch der kleinen Achse für die Wirkungsweise von entscheidender Bedeutung ist. Ein kreisförmiger Querschnitt gestattet dies nicht, abgesehen davon, daß ein Kreis eben keine ungleichen Achsen hat.A circular cross-section is useless because, as can be seen, the offset position of the contact zones with respect to both the large and the small Axis is of crucial importance for the mode of operation. A circular cross-section is permitted this is not the case, apart from the fact that a circle has no unequal axes.

Die Fig. 2 und 3 zeigen, wie anpassungsfähig der Ring gemäß der Erfindung ist.Figures 2 and 3 show how adaptable the ring according to the invention is.

Nach Fig. 2 ist der Ring 5 zwischen einer ihn umgebenden zylindrischen Fläche 7 und einer von ihmAccording to Fig. 2, the ring 5 is between a surrounding cylindrical surface 7 and one of it

909 730/261909 730/261

umgebenen zylindrischen Flache 8 angeordnet. Diese Flächen sind voneinander so entfernt, daß die großen Achsen AB und CD des elliptischen Querschnittes aus ihrer normalen konvergierenden Lage gegen eine parallele Lage zu, jedoch nicht bis in diese verschoben sind, wie ein Vergleich der Fig. 1 und 2 zeigt. Diese Achsen bilden dann im wesentlichen Teile von Erzeugenden eines gedachten, mit dem Ring koaxialen geraden Kegels.surrounding cylindrical surface 8 arranged. These surfaces are spaced from one another in such a way that the major axes AB and CD of the elliptical cross-section are shifted from their normal converging position towards, but not up to, a parallel position, as a comparison of FIGS. 1 and 2 shows. These axes then essentially form parts of generators of an imaginary straight cone coaxial with the ring.

Dabei erfährt der Ring 5 über seinen ganzen Umfang durch ein Kräftepaar eine im wesentlichen gleiche verdrehende Verformung und es werden zwei ringförmige Berührungszonen 9 und 11 geschaffen, die die Dichtungswirkung des Ringes 5 im Verein mit den Flächen 7 und 8 sichern. Die Flächen 7 und 8 können Teile zweier beliebiger zylindrischer Bauteile sein, die eine gegen das Hindurchströmen eines Mediums abzudichtende Fuge begrenzen, wobei die von den Flächen auf den Ring ausgeübten Druckkräfte im wesentlichen radial zum Ring verlaufen.The ring 5 experiences over its entire circumference by a couple of forces an essentially equal twisting deformation and there are two ring-shaped Contact zones 9 and 11 created, the sealing effect of the ring 5 in conjunction with the Secure surfaces 7 and 8. The surfaces 7 and 8 can be parts of any two cylindrical components that delimit a joint to be sealed against the flow of a medium, the of the Areas of compressive forces exerted on the ring extend essentially radially to the ring.

Fig. 3 zeigt den gleichen Ring 5 zwischen zwei Bauteilen, deren Flächen 12 und 13 parallel sind und ebenfalls eine abzudichtende Fuge begrenzen. Diese Flächen sind als Stirnflächen dargestellt, könnten jedoch auch leicht konisch ausgebildet sein. Eine Einrichtung zum Begrenzen der gegenseitigen Annäherung der Flächen 12 und 13, z. B. in Form der Schulter 14, ist wünschenswert. Wie bei der Anordnung nach Fig. 3 bestehen zwei umlaufende Zonen der abdichtenden Berührung 15 und 16. Die auf den Ring ausgeübten Druckkräfte verlaufen ungefähr parallel zur Ringachse. Fig. 3 shows the same ring 5 between two components, whose surfaces 12 and 13 are parallel and also delimit a joint to be sealed. These areas are shown as end faces, but could also be slightly conical. A facility for Limiting the mutual approach of surfaces 12 and 13, e.g. B. in the form of shoulder 14 is desirable. As in the arrangement according to FIG. 3, there are two circumferential zones of sealing contact 15 and 16. The compressive forces exerted on the ring are approximately parallel to the ring axis.

Die Teile, die die Flächen 7 und 8 bzw. die Flächen 12 und 13 tragen, sind miteinander mittels nicht dargestellter Mittel verbunden.The parts which carry the surfaces 7 and 8 or the surfaces 12 and 13 are connected to one another by means of elements not shown Funds connected.

Bei den in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Anwendungsfällen kann der gleiche Ring benutzt werden. Um die Möglichkeit einer wahlweisen Verwendung des Ringes in allen diesen Fällen zu begünstigen, ist der Winkel DBA in Fig. 1 mit 45° dargestellt. Zur Verwendung für Fugen nach Fig. 2 kann der Winkel DBA bei dem Ring im spannungslosen Zustand auch 45° überschreiten, bei Verwendung bei Fugen nach Fig. 3 könnte er diesen Wert dagegen wesentlich unterschreiten. Mindestens drei Veränderliche sind von Bedeutung, nämlich: die physikalischen Eigenschaften des für die Ringe verwendeten Materials, der Druck des Mediums, dem die Dichtung ausgesetzt ist, und die Art der Belastung.In the applications shown in FIGS. 1, 2 and 3, the same ring can be used. In order to promote the possibility of an optional use of the ring in all of these cases, the angle DBA is shown in FIG. 1 at 45 °. For use for joints according to FIG. 2, the angle DBA in the case of the ring in the de-energized state can also exceed 45 °; when used for joints according to FIG. 3, however, it could fall significantly below this value. At least three variables are important, namely: the physical properties of the material used for the rings, the pressure of the medium to which the seal is subjected, and the type of stress.

Claims

Patent claims:

1. Annular elastic sealing member in the form of an approximately circular hollow tubular ring made of highly elastic metarial, characterized in that the radial cross-sections of the Tube ring have elliptical shape and that the large cross-sectional axes substantially Parts of generators of an imaginary straight cone coaxial with the ring are.

2. Sealing ring according to claim 1 with a receiving it, for example of two components formed annular and in cross-section expediently rectangular sealing chamber with at least two approximately parallel walls, characterized in that the sealing chamber such is designed that the inserted sealing ring, the two approximately parallel walls of the chamber touches at least one annular surface each and these annular surfaces are substantially uniform with respect to the cross-sectional axes of the sealing ring are offset in such a way that a substantially the same pair of forces causing a twisting deformation acts.

3. Sealing ring in connection with a sealing chamber enclosing it according to claim 2, characterized in that the annular contact surfaces between, the ring and the approximately parallel walls of the seal chamber in substantially parallel planes and the compressive forces exerted on the ring by the chamber walls are at least approximately run parallel to the ring axis.

4. Sealing ring in connection with a sealing chamber enclosing it according to claim 2, characterized in that the walls of the sealing chamber in contact with the ring are coaxial cylindrical surfaces, one of which surrounds the ring and the other of which is surrounded by the ring and that the compressive forces exerted on the ring by the chamber walls are essentially run radially to the ring.

1 sheet of drawings

I 909 730/261 2.