DE1943086A1

DE1943086A1 - Seal for shafts and rods

Info

Publication number: DE1943086A1
Application number: DE19691943086
Authority: DE
Inventors: Schmid Leopold F
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-08-25
Filing date: 1969-08-25
Publication date: 1971-03-04

Description

Abdichtung für Wellen und Stangen Die Erfindung betrifft eine Abdichtung für Wellen und Stangen mit mehreren axial hintereinander angeordneten Dichtlippen mit verschieden grossen lichten Durchmessern, die aus einem Ring herauswachsen, der aus einem elastischen Werkstoff, beispielsweise Gummi, besteht, und von denen im Neuzustand nur eine dichtet, während die übrigen Dichtlippen, deren lichte Durchmesser grösser sind als der Durchmesser der Wells, erst später, nach einem entsprechenden Verschleiss der zuerst arbeitenden Dichtlippe bzw. Dichtlippen, mit der Welle in Berührung kommen. Seal for shafts and rods The invention relates to a seal for shafts and rods with several sealing lips arranged axially one behind the other with different sized clear diameters that grow out of a ring, which consists of an elastic material such as rubber, and of which when new, only one seals, while the remaining sealing lips, their inside diameter are larger than the diameter of the wells, only later, after a corresponding one Wear of the first working sealing lip or sealing lips with the shaft in Come into contact.

Durch das deutsche Cebrauchsmuster Nr. 1 501 035 ist bereits eine Achslagerabdichtung für Radeätze von Gruben-, Feldbahn-oder ähnlichen Wagen mit einem im Querschnitt U- oder V-förmigen Dichtungsring aus einem elastischen Werkstoff, vorzugsweise aus synthetischem Gummi, bekanntgeworden, auf dessen inantelfläche ringsumlaufende Dichtungsleisten von sägezahnähnlichem Querschnitt angeordnet sind, wobei der Querschnitt derart gestaltet ist, dass die Zahnspitzen der Dichtungsleisten eine zur Ringachse geneigte Gerade berühren.With the German utility model no. 1 501 035 there is already one Axle bearing seal for wheel sets of mines, light rail vehicles or similar wagons a sealing ring with a U- or V-shaped cross-section made of an elastic material, preferably made of synthetic rubber, which has become known, on its inner surface circumferential sealing strips with a sawtooth-like cross-section are arranged, wherein the cross section is designed such that the tooth tips of the sealing strips touch a straight line inclined to the ring axis.

Diese, der eingangs beschriebenen Art entsprechende, auf den ersten Blick logisch gestaltete und eine besonders lange Lebensdauer versprechende Achslagerabdichtung konnte sich jedoch in den 28 Jahren ihres Bekanntasins nicht durchsetzen, weil es auch Fachleuten nicht möglich war, unter Anwendung der hier aufgezeigten erfinderischen Lehren eine tehrlippendichtung zu bauen, die eine einfache Abdichtung mit nur einer Dichtlippe, wie sie heute allgemein verwendet werden, an Lebensdauer tibertroffen haben würde.This, corresponding to the type described above, at first Blick logically designed axle bearing seal that promises a particularly long service life but could not assert itself in the 28 years of their acquaintance because it was not possible even for those skilled in the art, using the inventive method shown here Teaching a lip seal to build a simple seal with just one Sealing lip, as they are commonly used today, exceeded in service life would have.

Der Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Abdichtungen der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern und weiterzuentwickeln, dass die Nachteile der bis jetzt bekannten Ausführungsformen vermieden werden, und dass unter Anwendung heute üblicher Fertigungsmethoden einfache Abdichtungen zustandekommen, die in Bezug auf Lebensdauer den jetzigen Stand der Technik wesentlich übertreffen. Of the The invention is based on the problem of seals to improve and further develop the type described above so that the Disadvantages of the previously known embodiments are avoided, and that under Use of today's manufacturing methods to create simple seals, which significantly surpass the current state of the art in terms of service life.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der elastische Ring, aus dem die Dichtlippen herauswachsen, so gestaltet ist, dass sich die Winkel der Dichtlippen, wie es an sich bei Kolbenringen aus metall schon bekannt ist, während der verschleissbedingten Radialbewegung nicht verändern.This object is achieved according to the invention in that the elastic Ring, from which the sealing lips grow out, is designed in such a way that the angles the sealing lips, as it is already known per se for piston rings made of metal, while do not change the radial movement caused by wear.

Kennzeichnend für eine mögliche Ausführungsform einer solchen erfindungsgemässen Abdichtung ist, dass der elastische Ring in bekannter Weise über ein elastisches Stegteil mit dem Gehäuse der Abdichtung verbunden ist und in ebenfalls bekannter Weise durch eine Ringwendelfeder an die abzudichtende Welle bzw Stange gedrückt wird, dass aus dem elastischen Ring zwei Dichtlippen herauswachsen, von denen im Neuzustand nur eine die Welle bzw Stange berührt, und zwar die äussere, dem abzudichtenden medium abgewandte Dichtlippe, und dass die Ringwendel feder in Längsrichtung näher bei der äusseren Dichtlippe liegt als bei der mediumszugewandten Dichtlippe. Hierbei kann die Ringwendelfeder in Längsrichtung zwischen den beiden Dichtlippen liegen.Characteristic of a possible embodiment of such a device according to the invention Sealing is that the elastic ring in a known manner over an elastic Web part is connected to the housing of the seal and is also known Way pressed against the shaft or rod to be sealed by a helical spring that two sealing lips grow out of the elastic ring, of which in the New condition only one touches the shaft or rod, namely the outer one, the one to be sealed medium facing sealing lip, and that the helical coil spring closer in the longitudinal direction on the outer sealing lip than on the sealing lip facing the medium. Here the helical coil spring can lie in the longitudinal direction between the two sealing lips.

Gemäss der Erfindung kann der elastische Ring aber auch von einer Feder an die Welle bzw. Stange gedrückt werden, die so geartet ist, dass ihre Spannkraft in Längsrichtung gleichmässig auf den elastischen Ring verteilt ist. Eine solche Feder kann in an sich bekannter Weise als Biegefeder ausgebildet sein, deren auf Biegung beanspruchte Hebelarme sich in Längs richtung erstrecken und wslln- oder mäanderähnlich gebogen sind. Eine solche Feder ermöglicht die Anwendung eines breiten elastischen Rings, aus dem drei Dichtlippen herausuachogn können können. Im Neuzustand berührt in an sich bekannter Weise nur die ausserste dem abzudichtenden medium am meisten abgewandte Dichtlippe die Welle bzw Stange. Die verschieden grossen lichten Durchmesser der anderen Dichtlippen, die grösser sind als der Durchmesser der Welle bzw Stange. werden in ebenfalls bekannter Weise gegen das abzudichtende medium hin grösser.According to the invention, the elastic ring can also be of a Spring to be pressed against the shaft or rod, which is such that its clamping force is evenly distributed in the longitudinal direction on the elastic ring. Such Spring can be designed in a manner known per se as a spiral spring, whose on Bending stressed lever arms extend in the longitudinal direction and wslln- or are curved like a meander. Such a spring allows the use of a wide one elastic ring from which three sealing lips can be removed can. When new, only the outermost one touches the one to be sealed in a manner known per se medium the most remote sealing lip is the shaft or rod. The different sizes inside diameter of the other sealing lips, which are larger than the diameter the shaft or rod. are also in a known manner against the to be sealed medium larger.

Bei einer Abdichtung gemäss der Erfindung kann der elastische Ring mit dem Gehäuse der Abdichtung auch mittels zweier Stegteile verbunden seins welche die Wirkung eines Parallelogramms haben.In a seal according to the invention, the elastic ring be connected to the housing of the seal by means of two web parts which have the effect of a parallelogram.

Schliesslich kann die erfindungsgemässe Abdichtung auch so ausgebildet sein, dass der elastische Ring, aus dem die Dichtlippen herauswachsen, an beiden Enden mit je einem nichtelastischen Ring fest verbunden ist, und dass sich die Dichtlippen in der mitte zwischen den beiden nichtelastischen Ringen befinden, Hierbei kann einer der beiden nichtelastischen Ringe als Gehäuse für die Abdichtung ausgebildet sein.Finally, the seal according to the invention can also be designed in this way be that the elastic ring, from which the sealing lips grow out, on both Ends each with a non-elastic ring is firmly connected, and that the sealing lips in the middle between the two inelastic rings, here can one of the two non-elastic rings designed as a housing for the seal be.

Bei allen Ausführungsformen können die Winkel der verschiedenen axial hintereinander angeordneten Dichtlippen einer Abdichtung gemäss der Erfindung in an sich bekannter Weise verschieden gross sein, und zwar so, dass sie gegen das abzudichtende medium hin kleiner werden.In all embodiments, the angles of the various axially one behind the other arranged sealing lips of a seal according to the invention in be of different sizes, as is known per se, in such a way that they counteract the the medium to be sealed becomes smaller.

In der Zeichnung sind drei von vielen möglichen Ausführungsformen einer Abdichtung gemäss der Erfindung dargestellt.In the drawing are three of many possible embodiments shown a seal according to the invention.

Fig 1 zeigt einen Teillängsschnitt durch eine Ausführungsform mit zuei Dichtlippen und einer Ringwendelfeder im Neuzustand, etwa im Usßstab 6:1.Fig. 1 shows a partial longitudinal section through an embodiment with zuei sealing lips and a helical spring in new condition, for example in Usßstab 6: 1.

Fig.2 zeigt die Ausführungsform nach Fig 1 nach längerer Laufzeit; die äussere Dichtlippe ist schon so stark abgenützt, dass die innere zur Wirkung kommt.FIG. 2 shows the embodiment according to FIG. 1 after a longer running time; the outer sealing lip is so worn out that the inner one takes effect comes.

Fig.3 zeigt die Ausführungsform nach rig.I im Neuzustand und noch nicht eingebaut.3 shows the embodiment according to rig.I in the new condition and still not built in.

Fig.4 Fig.4 zeigt einen Teillängsschnitt durch eine Rusführungsform mit drei Dichtlippen und einer breiten, als Biege; feder ausgebildeten Spannfeder, etwa im maßstab 6:1. Fig. 4 Fig.4 shows a partial longitudinal section through a Rusführungform with three sealing lips and one wide, as a bend; feather trained Tension spring, approximately on a scale of 6: 1.

Fig.5 zeigt eine Teilansicht der Ausführungsform nach Fig.4.FIG. 5 shows a partial view of the embodiment according to FIG.

Fig.6 zeigt eine Teilansicht der Biegefeder nach Fig.4.FIG. 6 shows a partial view of the spiral spring according to FIG.

Fig.7 zeigt einen Teillängsschnitt durch eine Ausführungsform, bei der der elastische Ring an beiden Enden mit je einem nichtelastischen Ring fest verbunden ist, im Neuzustand und noch nicht eingebaut, etwa im maßstab 10:1.7 shows a partial longitudinal section through an embodiment in the elastic ring at both ends with a non-elastic ring each connected, when new and not yet installed, at a scale of around 10: 1.

Fig.8 zeigt die Ausführungsform nach Fig.7 im eingebauten Neuzustand.FIG. 8 shows the embodiment according to FIG. 7 in the new, installed condition.

Fig.9 zeigt ein Anwendungsbeispiel für eine Abdichtung gemäss Fig.7 in Form eines Teillängsschnittes durch einen hydraulischen Teleskopschwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug, etwa im maßstab 1:1.FIG. 9 shows an application example for a seal according to FIG. 7 in the form of a partial longitudinal section through a hydraulic telescopic vibration damper for a motor vehicle, approximately on a 1: 1 scale.

Fig.10 zeigt eine Aussenansicht des hydraulischen Teleskopschwingungsdämpfers gemäss Fig,9, etwa im maßstab 1:10.Fig. 10 shows an external view of the hydraulic telescopic vibration damper according to FIG. 9, approximately on a scale of 1:10.

Die in den Fig. 1 - 3 dargestellte Ausführungsform ist im wesentlichen 80 ausgebildet, dass die heute üblichen wirtschaftlichen,Fertigungsmethoden angewendet werden können. Aus dem elastischen Ring 13 wachsen die beiden Dichtlippen 15 und 20 heraus, von denen im Neuzustand nur die Dichtkante 19 der Dichtlippe 20 die Welle 4 berührt. Die Dichtkante 16 der Dichtlippe 15 kommt erst zur Anlage, wenn sich die Dichtlippe 20 um das maß 1 abgenutzt hat Der Querschnitt des elestischen Ringes 13 hat schon allein infolge seiner grossen Breite 9 und seiner grossen Höhe 10 ein so grosses Widerstandsmoment gegen Verdrehung, dass zusammen mit der von der geschlossenen Ringform kommenden Torsionssteifigkeit die Gewähr dafür gegen ben ist, dass sich die Winkel 2 und 3 während der verschleissbedingten Radialbewegung nicht verändern, wenn sich, wie es gemäss der Erfindung vorgeschlagen wird, die Ringwendelfeder 12 in Längsrichtung näher bei der äusseren Dicht lippe 20 als bei der mediumszugewandten Dichtlippe 15 befindet, wie es die maße 17 und 18 zeigen. Durch Versuche wurde bestätigt, dass es für das exakte Gleichbleiben des rechten Winkels 5 während der der verschisiesbedingten Radialbewegung nützlich ist, wenn man die in der Zeichnung dargestellten Proportionen zwischen dem elastischen Ring 13 und dem Stegteil 21 mit den Dimensionen 6 und 14, die von den heute üblichen Dimensionen abweichen, einhält. Stegteile in einer heute üblichen Ausführungsform wären infolge ihres dicken Querschnittes und ihrer kegeligen Ausbildung ungeeignet, weil sie praktisch eine Einheit mit dem elastischen Ring bilden und diesen zwingen würden, sich bei Radialbewegungen zu verdrehen, wodurch auch die Winkel der Dichtlippen und der Luftspalt der die Welle nicht berührenden Dichtlippe in einer die Funktion beeinträchtigenden Weise verändert werden würden. 7 und 8 sind das Gehäuse der Abdichtung in der heute allgemein üblichen Ausführungsform und 11 zeigt das maß der Vorspannung des elastischen Ringes 13, welches ebenfalls innerhalb der heute üblichen Dimensionen liegt. Der breite elastische Ring 31, aus dem die Dichtlippen 23, 24 und 30 herauswachsen, wird von einer breiten Biegefeder 22 gegen die Welle 36 gedrückt, deren Spannkraft 32 in Längsrichtung gleichmässig auf den elastischen Ring 31 verteilt ist. Das Stegteil 33, das unmittelbar mit dem Gehäuse verbunden ist, und das Stegteil 35, das über die Rippen 34 mit dem Gehäuse verbunden ist, ergeben zusammen ein Parallelogramm. Das starke Widerstandsmoment des elastischen Ringes 31 gegen Verdrehung, die von der geschlossenen Ringform kommende Torsionssteifigkeit, die gleichmässige Verteilung der Spannkraft 32 und das von den Stegteilen 33 und 35 gebildete Parallelogramm ergeben zusammen die Sicherheit, dass sich die Winkel 27, 28 und 29 während der verschleissbedingten Radialbewegung nicht verändern. Der Radialspalt 26 ist für eine Welle von 50 mm Durchmesser im Neuzustand etwa 0,2 mm gross und der Radialepalt 25 ist etwa 0,35 mm gross.The embodiment illustrated in Figures 1-3 is essentially 80 trained that today's usual economical, manufacturing methods are used can be. The two sealing lips 15 and 15 grow out of the elastic ring 13 20 out, of which only the sealing edge 19 of the sealing lip 20 is the shaft when new 4 touches. The sealing edge 16 of the sealing lip 15 only comes to rest when the sealing lip 20 has worn by the measure 1 The cross section of the elastic ring 13 already has a 10 due to its large width 9 and its large height so great a moment of resistance against rotation that together with that of the closed Annular shape coming torsional stiffness is the guarantee against ben is that do not change angles 2 and 3 during the radial movement caused by wear, if, as proposed according to the invention, the helical spring 12 in the longitudinal direction closer to the outer sealing lip 20 than to the one facing the medium Sealing lip 15 is located, as the dimensions 17 and 18 show. Tests have confirmed that it is necessary for the right angle 5 to remain exactly the same during the the different radial movement is useful if you look at the in the drawing The proportions shown between the elastic ring 13 and the web part 21 with dimensions 6 and 14, which deviate from today's usual dimensions, adheres to. Web parts in a customary embodiment today would be due to their thickness Cross-section and their tapered training unsuitable because they are practically a Form a unit with the elastic ring and would force it to move radially to twist, which also the angle of the sealing lips and the air gap of the Shaft not touching the sealing lip in a manner impairing the function would be changed. 7 and 8 are the housing of the seal in general today usual embodiment and Fig. 11 shows the amount of pretensioning of the elastic ring 13, which is also within today's usual dimensions. The broad one elastic ring 31, from which the sealing lips 23, 24 and 30 grow out, is of a wide spiral spring 22 pressed against the shaft 36, the tension force 32 in Is evenly distributed in the longitudinal direction on the elastic ring 31. The bridge part 33, which is directly connected to the housing, and the web part 35, which over the ribs 34 is connected to the housing, together result in a parallelogram. The strong section modulus of elastic ring 31 against torsion caused by the torsional stiffness resulting from the closed ring shape, the even distribution the clamping force 32 and the parallelogram formed by the web parts 33 and 35 together result in the security that the angles 27, 28 and 29 during the Do not change the radial movement caused by wear. The radial gap 26 is for a shaft with a diameter of 50 mm when new, about 0.2 mm in size, and the radial gap 25 is about 0.35 mm in size.

Der elastische Ring 41, aus dem die Dichtlippen 43, 44 und 45 herauswachsen, hat im nicht eingebauten Zustand einen zylindrischen Aussendurchmesser, der sich nach dem Einbau um das maß 47 wölbt Die an den beiden Enden anvulkanisierten nichtelastischen Ringe 38 und 46 verhindern eine Vergrösserung des Durchmessers des elastischen Ringes an seinen Enden, sodass infolge der durch durch die Wölbung entstehenden Spannung des elastischen Werkstoffes die Dichtlippe 43 genügend stark an dir Kolbenstange 37 des hydraulischen Teleskopschwingungsdämpfers 39 gedrückt wird. Dimensioniert man die Ringdicke 42 entsprechend den in der Zeichnung dargestellten Proportionen, dann kann auf eine zusätzliche Spannfeder verzichtet werden.The elastic ring 41, from which the sealing lips 43, 44 and 45 grow out, has a cylindrical outside diameter when not installed after installation it arches by 47 The non-elastic vulcanized on both ends Rings 38 and 46 prevent an increase in the diameter of the elastic ring at its ends, so that as a result of the through arising from the curvature Tension of the elastic material the sealing lip 43 sufficiently strong on the piston rod 37 of the hydraulic telescopic vibration damper 39 is pressed. Dimensioned the ring thickness 42 according to the proportions shown in the drawing, an additional tension spring can then be dispensed with.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, dass unter Anwendung der heute üblichen wirtschaftlichen Fertigungsmethoden und unter Beibehaltung des genormten Einbauraumes Abdichtungen für Wellen und Stangen geschaffen werden können, welche die besten Abdichtungen nach dem heutigen Stande der Technik an Lebensdauer wesentlich übertreffen. Ein weiterer Vorteil von Abdichtungen gemäss der Erfindung besteht darin, dass die Leckverluste, die bei jeder Abdichtung von drehenden Wellen oder hin- und hergehenden Stangen in Kauf genommen werden müssen, erheblich geringer sind als bei den besten bis jetzt bekanntgewordenen Ausführungsformen. Abdichtungen gemäss der Erfindung sind auch in Bezug auf die bei Abdichtungen nicht zu vermeidenden Reibungsverluste vorteilhaft, weil die Spannkraft, mit der der elastische Ring gegen die Welle gedrückt wird, infolge der erfindungsgemässen Ausbildung der Dichtlippen geringer sein kann als bei den heute üblichen Ausführungsformen.The advantage achieved with the invention consists in particular in that using today's economic manufacturing methods and Seals for shafts and rods while maintaining the standardized installation space can be created, which is the best waterproofing today significantly surpass technology in terms of service life. Another advantage of waterproofing according to the invention is that the leakage losses that occur with each seal have to be accepted by rotating shafts or reciprocating rods, are considerably less than in the best embodiments known up to now. Seals according to the invention are also not in relation to seals Frictional losses to be avoided are advantageous because the elastic force with which the elastic Ring is pressed against the shaft, due to the inventive design of the Sealing lips can be smaller than in today's conventional embodiments.

Patentansprüche:Patent claims:

Claims

Claims sealing-for shafts and rods with multiple axial sealing lips arranged one behind the other with clear diameters of different sizes, which grow out of a ring made of an elastic material, for example Rubber, and of which only one seals when new, while the rest Sealing lips with a clear diameter larger than the diameter of the shaft, only later, after a corresponding wear and tear of the sealing lip that worked first or sealing lips come into contact with the shaft, characterized in that the elastic ring (13, 31, 41) from which the sealing lips (15, 20, 23, 24, 30, 43, 44, 45) grow out, is designed so that the angles (2, 3, 27, 28, 29) the sealing lips (15, 20, 23, 24, 30), as is the case with metal piston rings is already known, do not change during the radial movement caused by wear.

2. Seal according to claim 1, characterized in that the elastic Ring (13) in a known manner via an elastic web part (21) with the housing (7, B) of the seal is connected and in a likewise known manner by a Helical spring (12) is pressed against the shaft or rod (4) to be sealed so that out of the elastic ring (13) two sealing lips (15, 20), of which When new, only one touches the shaft or rod (4), namely the outer one, the one the sealing lip (20) facing away from the medium to be sealed, and that the ring spring (12) in the longitudinal direction is closer to the outer sealing lip (20) than to the one facing the medium Sealing lip (15).

3. Seal according to claim 2, characterized in that the annular spring (12) lies in the longitudinal direction between the two sealing lips (t5, 20).

4. Seal according to claim t, characterized in that the elastic Ring (31) from a spring (22) to the shaft or

Rod (36) is pressed, which is such that their their Tensioning force (32) evenly distributed in the longitudinal direction on the elastic ring (31) is.

5. Seal according to claim 4, characterized in that the spring (22) is designed in a manner known per se as a spiral spring, the bending of which stressed lever arms extend in the longitudinal direction and wave-like or meander-like are bent.

6. Seal according to claim 4, characterized in that from the elastic ring (31) three sealing lips (23, 24, 30) grow out, of which in the New condition - in a manner known per se, only the outermost, the medium to be sealed the most remote sealing lip (30) touches the shaft or rod (36), and that the different sized clear diameters of the other two sealing lips (23, 24), which are larger than the diameter of the shaft or rod (36), also known way to be larger towards the medium to be sealed.

7. Seal according to claim 1, characterized in that the elastic Ring (31) connected to the housing of the seal by means of two web parts (33, 35) which have the effect of a parallelogram.

8. Seal according to claim 1, characterized in that the elastic Ring (41) from which the sealing lips (43, 44, 45) grow out, with at both ends each one non-elastic ring (38, 46) is firmly connected, and that the sealing lips (43, 44, 45) are in the middle between the two non-elastic rings (38, 46),

9. Seal according to claim 8, characterized in that one of the two non-elastic Rings (38) is designed as a housing for the seal.

10. Seal according to one or more of the preceding claims, characterized in that the angles (2, 3, 27, 28, 29) of the sealing lips in As is well known, they differ in size, and that they are different from what is to be sealed off become smaller towards medium.

L e r s e i t e