DE19926644C1

DE19926644C1 - Seal arrangement between rotor and stator of pivot drive, has clamp element enclosed nearly completely by at least two seal angles, whose ends are arranged in small distance

Info

Publication number: DE19926644C1
Application number: DE1999126644
Authority: DE
Inventors: Richard Schenk; Edgar Freitag; Markus Schwerdtfeger; Eberhard Bock
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2000-08-24
Anticipated expiration: 2019-06-12

Abstract

The arrangement includes a seal row which contacts both the stator (2) and the rotor (1), comprising a kernel formed as a clamp element (12) from elastic, incompressible material. The clamp element is, viewed in longitudinal section, enclosed in extent direction nearly completely by at least two seal angles (13,14), whose ends (15,16,17,18) are arranged adjacent each other in a small distance (19,20)

Description

Technical field

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung zur gegenseitigen Abdichtung eines Rotors und Stators, die Bestandteile eines Schwenkantriebs bilden, wobei der Rotor und der Stator zumindest zwei wechselseitig druckbeaufschlagbare Kammern begrenzen, die durch einen in Schwenkrichtung beweglichen, sich im wesentlichen entlang der gesamten axialen Ausdehnung der Kammern erstreckenden Flügel des Rotors oder Stators dichtend voneinander getrennt sind, wobei der Flügel auf der der abzudichtenden, relativ verdrehbaren Fläche des Stators oder Rotors zugewandten Seite eine im wesentlichen U-förmig in Richtung der Fläche offene Nut aufweist, die sich über die gesamte axiale Ausdehnung des Flügels erstreckt, wobei in der Nut unter radialer und axialer Vorspannung eine Dichtung angeordnet ist, die den Stator oder den Rotor dichtend berührt und wobei die Dichtung als zumindest eine Dichtleiste ausgebildet ist The invention relates to a sealing arrangement for mutual sealing a rotor and stator, which form part of a rotary actuator, wherein the rotor and the stator are mutually at least two limit pressurizable chambers, which by a in Swiveling direction, moving essentially along the entire axial expansion of the chambers extending wings of the rotor or Stator are sealingly separated from each other, with the wing on the Sealed, relatively rotatable surface of the stator or rotor facing side a substantially U-shaped in the direction of the surface has open groove, which extends over the entire axial extent of the wing extends, one in the groove under radial and axial bias Seal is arranged, which touches the stator or the rotor and sealing wherein the seal is designed as at least one sealing strip

State of the art

Eine solche Dichtungsanordnung ist aus der DE 43 39 527 C1 bekannt. Die Dichtleiste der vorbekannten Dichtungsanordnung weist einen im wesentlichen S-förmigen Querschnitt auf und Abstandhalter, die unter elastischer Vorspannung an Begrenzungsflächen der Nut anliegen, wobei die Dichtleiste den Nutgrund dichtend berührt. Die Abstandhalter sind derart ausgebildet und angeordnet, daß im wesentlichen die gesamte Fläche der jeweiligen Flanken der Dichtleiste und die jeweils angrenzende Kammer gemeinsam druckbeaufschlagbar sind.Such a sealing arrangement is known from DE 43 39 527 C1. The Sealing strip of the known sealing arrangement essentially has one S-shaped cross-section on and spacers that under elastic Apply prestress to the boundary surfaces of the groove, with the sealing strip touches the bottom of the groove. The spacers are designed and arranged that essentially the entire area of the respective flanks the sealing strip and the adjacent chamber together are pressurizable.

Presentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß sich eine sichere Abdichtung zwischen dem Rotor und dem Stator eines Schwenkantriebs in einem vergrößerten Temperaturbereich ergibt. Eine sichere Abdichtung soll wenigstens in dem Bereich von -40°C bis +120°C sichergestellt sein.The invention has for its object a sealing arrangement to develop in such a way that a safe Sealing between the rotor and the stator of a rotary actuator in results in an enlarged temperature range. A secure seal should be ensured at least in the range from -40 ° C to + 120 ° C.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.This object is achieved with the features of claim 1 solved. The subclaims refer to advantageous refinements.

Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, daß die Dichtleiste einen als Spannelement ausgebildeten Kern aus elastomerem, im wesentlichen inkompressiblen Werkstoff aufweist und daß das Spannelement, im Längsschnitt betrachtet, in Umfangsrichtung nahezu vollständig von zumindest zwei Dichtwinkeln umschlossen ist, deren Enden einander mit geringem Umfangsabstand benachbart zugeordnet sind. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist von Vorteil, daß die Anpressung der Dichtwinkel an die abzudichtende Fläche von der Druckbeaufschlagung des Spannelements abhängig ist. Mit zunehmendem Druck auf die in Umfangsrichtung des Schwenkantriebs angeordneten Flanken, verlagert sich der druckbedingt verdrängte Werkstoff in Richtung der Dichtwinkel und bewirkt dadurch eine verstärkte Anpressung der Dichtwinkel mittels des Spannelements an den abzudichtenden Flächen. Bevorzugt besteht das als Kern ausgebildete Spannelement aus Gummi.To solve the problem it is provided that the sealing strip as a Core formed from elastomeric clamping element, essentially has incompressible material and that the clamping element, in Viewed longitudinal section, almost completely in the circumferential direction of at least two sealing brackets is enclosed, the ends of which are mutually slight Peripheral distance are assigned adjacent. With such a Design is advantageous in that the pressure of the sealing angle to the area to be sealed from the pressurization of the clamping element is dependent. With increasing pressure on the circumferential direction of the Flank arranged flanks, the pressure is shifted due to pressure displaced material in the direction of the sealing angle and thereby causes a Increased pressure of the sealing angle by means of the clamping element on the surfaces to be sealed. The core is preferably formed Rubber clamping element.

Unter "nahezu vollständig umschlossen" und "geringer Umfangsabstand" ist zu verstehen, daß der Umfangsabstand derart bemessen sein muß, daß in jedem Betriebszustand, trotz unterschiedlicher Vorspannungen der Dichtwinkel durch das Spannelement stets eine sichere Abdichtung gewährleistet sein muß. Ein Abheben der Dichtwinkel vom Spannelement und/oder von der abzudichtenden Fläche muß in jedem Fall sicher vermieden werden. Als geringe Umfangsabstände haben sich in der Praxis für die meisten Anwendungsfälle 1 bis 3 mm als vorteilhaft bewährt.Under "almost completely enclosed" and "small circumferential distance" is too understand that the circumferential distance must be such that in each Operating state, despite different prestressing of the sealing angle the clamping element must always be guaranteed a secure seal. On Lifting off the sealing angle from the clamping element and / or from the one to be sealed Area must be avoided in any case. As a minor Circumstances have been found in practice for most applications 1 to 3 mm proven to be advantageous.

Das Spannelement kann von einem Dichtwinkelpaar umschlossen sein, wobei die Dichtwinkel das Dichtwinkelpaars übereinstimmend als Gleichteile ausgebildet sind. Hierbei ist von Vorteil, daß die Dichtungsanordnung in fertigungstechnischer und wirtschaftlicher Hinsicht einfach und kostengünstig herstellbar ist.The tensioning element can be enclosed by a pair of sealing angles, wherein the sealing angles match the sealing angle pair as identical parts are trained. The advantage here is that the sealing arrangement in manufacturing technology and economics simple and inexpensive can be produced.

Um eine verbesserte Abdichtung, daraus resultierend eine geringere Leckage und folglich eine exaktere Verdrehbarkeit von Rotor und Stator relativ zueinander zu erreichen, kann es vorgesehen sein, daß zumindest zwei Dichtwinkelpaare in einer funktionstechnischen Reihenschaltung, in Schwenkrichtung hintereinanderliegend angeordnet sind und daß die Dichtwinkelpaare derart versetzt zueinander angeordnet sind, daß die jeweiligen Umfangsabstände an voneinander verschiedenen Umfangsstellen des Spannelement angeordnet sind. Als vorteilhaft hat es sich bewährt, wenn das Spannelement von vier Dichtwinkelpaaren umschlossen ist. Durch den Versatz der Umfangsabstände in Umfangsrichtung des Spannelements ist die Dichtung weiter verbessert im Gegensatz zu Dichtungsanordnungen, bei denen die Umfangsabstände alle in Schwenkrichtung hintereinanderliegend angeordnet sind.To improve sealing, resulting in less leakage and consequently a more precise rotatability of the rotor and stator relative to reach each other, it can be provided that at least two Sealing angle pairs in a functional series connection, in Swivel direction are arranged one behind the other and that the Sealing angle pairs are offset from one another such that the respective circumferential distances at different circumferential locations of the clamping element are arranged. It has proven to be advantageous if the clamping element is enclosed by four pairs of sealing angles. By the Offset of the circumferential distances in the circumferential direction of the clamping element is Seal further improved in contrast to seal arrangements where the circumferential distances are all one behind the other in the swivel direction are arranged.

Das Spannelement kann, im Längsschnitt betrachtet, im wesentlichen doppel- T-förmig ausgebildet sein. Hierbei ist von Vorteil, daß die Befestigung der Dichtwinkel am Spannelement durch Formschluß erreicht wird und dadurch besonders einfach ist. Zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung besteht die Möglichkeit, eine adhäsive Verbindung zwischen den Dichtwinkeln und dem Spannelement vorzusehen.The clamping element, viewed in longitudinal section, can be essentially double Be T-shaped. The advantage here is that the attachment of the Sealing angle on the clamping element is achieved by positive locking and thereby is particularly simple. In addition to the positive connection the possibility of an adhesive connection between the sealing angles and the Provide clamping element.

Die Dichtwinkel aller Dichtwinkelpaare bestehen bevorzugt aus Polyamid. Davon abweichende polymere Werkstoffe, wie beispielsweise Polytetrafluorethylen, sind ebenfalls möglich. Als Werkstoffe können außerdem auch metallische Werkstoffe mit guten Gleiteigenschaften, wie beispielsweise Bronze, zur Anwendung gelangen.The sealing angles of all pairs of sealing angles are preferably made of polyamide. Different polymeric materials, such as Polytetrafluoroethylene are also possible. As materials can also also metallic materials with good sliding properties, such as Bronze.

Das Spannelement und/oder die Dichtwinkel weisen bevorzugt kanalförmige Ausnehmungen zur wechselseitigen Druckbeaufschlagung des Spannelements mit Steuermedium auf. Zusätzlich und/oder alternativ kann die wechselseitige Druckbeaufschlagung auch durch Bohrungen im Rotor und/oder Stator erfolgen. Die Ausnehmungen sind vorgesehen, um Quellung und/oder Wärmedehnung des Spannelements ausgleichen zu können und die Druckbeaufschlagung des Spannelements zu vereinfachen. Die Druckbeaufschlagung des Spannelements erfolgt derart, daß das Steuermedium durch kanalförmige Ausnehmungen der Dichtwinkel zum Spannelement gelangt und bei Druckbeaufschlagung für eine verstärkte Anpressung der Dichtwinkel an den abzudichtenden Flächen sorgt.The tensioning element and / or the sealing angle preferably have channel-shaped Recesses for mutual pressurization of the clamping element with control medium. Additionally and / or alternatively, the mutual Pressurization also through bores in the rotor and / or stator respectively. The recesses are intended to swell and / or To compensate for thermal expansion of the clamping element and Simplify pressurization of the tensioning element. The Pressurization of the tensioning element takes place in such a way that the Control medium through channel-shaped recesses of the sealing angle to Clamping element arrives and when pressurized for a reinforced Pressure of the sealing angle on the surfaces to be sealed ensures.

Das Spannelement und die Dichtwinkelpaare können zusätzlich oder alternativ adhäsiv verbunden sein.The clamping element and the sealing angle pairs can additionally or alternatively be adhesively bonded.

Brief description of the drawings

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:Two exemplary embodiments of the sealing arrangement according to the invention are explained below with reference to the drawings. These show:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schwenkantrieb, entlang der Linie A-A aus Fig. 2, Fig. 1 shows a longitudinal section through a swivel drive, taken along the line AA of Fig. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Schwenkantrieb gemäß Fig. 1, geschnitten entlang der Linie B-B, Fig. 2 shows a cross section through the pivot drive according to FIG. 1, taken along line BB,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Dichtleiste im herstellungsbedingten, nichteingebauten Zustand in einer Vorderansicht, Fig. 3 shows an embodiment of a sealing strip within production-related, non-installed state in a front view,

Fig. 4 die Dichtleiste aus Fig. 3 in einer Draufsicht, Fig. 4, the sealing strip of FIG. 3 in a plan view,

Fig. 5 und 6 sowie 7 und 8 zwei Ausführungsbeispiele von Dichtwinkelpaaren, wie sie im Ausführungsbeispiel Fig. 3 zur Anwendung gelangen, FIGS. 5 and 6 as well as 7 and 8 show two embodiments of sealing angle pairs as they enter the exemplary embodiment, FIG. 3 for use,

Fig. 9 ein Spannelement aus Gummi sowie Fig. 9 a clamping element made of rubber and

Fig. 10 das Spannelement aus Gummi aus Fig. 9 in quergeschnittener Darstellung entlang der Linie C-C, Fig. 10, the clamping element made of rubber of Fig. 9, in cross-sectional view taken along line CC

Fig. 11 und 12 ein zweites Ausführungsbeispiel FIGS. 11 and 12, a second embodiment

Fig. 13 und 14 sowie 15 und 16 jeweils die zur Anwendung gelangenden Dichtwinkelpaare in einer Ansicht und einer Draufsicht sowie FIGS. 13 and 14 as well as 15 and 16 respectively entering applying sealing pairs of angles in a view and a top view, and

Fig. 17 eine Ansicht des zur Anwendung gelangenden Spannelements und Fig. 17 is a view of reaching the application clamping element and

Fig. 18 einen Schnitt durch das Spannelement aus Fig. 17 entlang der Linie D-D. Fig. 18 is a section through the clamping element of FIG. 17 along the line DD.

Implementation of the invention

In Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einem Schwenkantrieb gezeigt, umfassend ein Gehäuse das als Stator 2 ausgebildet ist und eine Welle, die den Rotor 1 bildet. Der Rotor 1 ist stufenförmig abgesetzt und wird im Bereich seiner Absätze durch jeweils eine Drehdruckdichtung 26, 27 abgedichtet.In Fig. 1 a section is shown of a rotary actuator, comprising a housing which is designed as a stator 2 and a shaft constituting the rotor 1. The rotor 1 is stepped and is sealed in the area of its shoulders by a rotary pressure seal 26 , 27 .

In Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Kammern 4, 5 durch den Rotor 1 und den Stator 2 begrenzt sind, wobei in diesem Ausführungsbeispiel vier Flügel 7, 28, 29, 30 vorgesehen sind, von denen die beiden Flügel 7, 29 mit dem Stator 2 ausgebildet sind und die Flügel 28, 30 Bestandteile des Rotors 1 bilden.In Fig. 2 it can be seen that the chambers 4 , 5 are delimited by the rotor 1 and the stator 2 , in this embodiment four blades 7 , 28 , 29 , 30 are provided, of which the two blades 7 , 29 with the stator 2 are formed and the vanes 28 , 30 form components of the rotor 1 .

Die Flügel 7, 28, 29, 30 weisen prinzipiell dieselbe Funktion auf und sind ähnlich ausgebildet. Durch die Flügel 7, 28, 29, 30 sind Kammern 4, 5, 31, 32 gebildet, wobei die Kammerpaare 4, 31 und 5, 32 paarweise druckbeaufschlagbar sind, um den Rotor 1 und den Stator 2 des Schwenkantriebs relativ zueinander zu verdrehen.The wings 7 , 28 , 29 , 30 basically have the same function and are of similar design. By the vanes 7, 28, 29, 30 are chambers 4, 5, 31 formed 32, wherein the pairs of chambers 4, 31 and 5, 32 are in pairs be pressurized to the rotor 1 and the stator 2 of the rotary actuator to rotate relative to each other.

In den Fig. 3 und 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Dichtleiste 11 gezeigt, wobei in Fig. 3 eine Ansicht der Dichtleiste 11 im nichteingebauten Zustand, in Fig. 4 eine Draufsicht auf die Dichtleiste 11 aus Fig. 3 gezeigt ist.In FIGS. 3 and 4 there is shown a first embodiment of a sealing strip 11, wherein a view of the sealing strip 11 is shown a plan view of the sealing strip 11 of FIG. 3 in the unassembled state in Fig. 4 in Fig. 3.

Die Dichtleiste 11 besteht aus einem Spannelement 12 aus Gummi, das den Kern der Dichtleiste 11 bildet.The sealing strip 11 consists of a clamping element 12 made of rubber, which forms the core of the sealing strip 11 .

In Fig. 4 ist das Spannelement 12 von vier Dichtwinkelpaaren 21, 22, 23, 24 umschlossen, die in einer funktionstechnischen Reihenschaltung in Schwenkrichtung 6 hintereinanderliegend angeordnet sind. Die Dichtwinkelpaare 21, 22, 23, 24 sind derart versetzt zueinander angeordnet, daß die jeweiligen Umfangsabstände 19, 20 nicht ineinander übergehend ausgebildet sind. Durch die versetzte Anordnung wird die Leckage bei Druckbeaufschlagung der Dichtleiste 11 minimiert.In FIG. 4, the clamping element 12 is surrounded by four sealing angle pairs 21, 22, 23, 24, which are arranged one behind the other in a functional series connection in the pivoting direction 6. The pairs of sealing angles 21 , 22 , 23 , 24 are offset from one another in such a way that the respective circumferential spacings 19 , 20 are not designed to merge. The offset arrangement minimizes the leakage when pressure is applied to the sealing strip 11 .

In den Fig. 5 und 6 ist ein erstes Dichtwinkelpaar gezeigt, in den Fig. 7 und 8 ein zweites Dichtwinkelpaar. Die einzelnen Dichtwinkel 13, 14 sind jeweils übereinstimmend ausgebildet, wobei sich die zuvor beschriebene vorteilhafte Anordnung aus den Gleichteilen 13, 14 problemlos herstellen läßt.In FIGS. 5 and 6, a first sealing pair of angles is shown in FIGS. 7 and 8, a second sealing angle pair. The individual sealing brackets 13 , 14 are each designed to match, the advantageous arrangement described above being able to be produced from the same parts 13 , 14 without problems.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführung gelangt jedes der in den Fig. 5, 6 und 7, 8 gezeigten Dichtwinkelpaare jeweils zweimal zur Anwendung und bildet in Fig. 4 die Dichtwinkelpaare 21, 22, 23, 24. In the embodiment shown in FIG. 4, each of the sealing angle pairs shown in FIGS . 5, 6 and 7, 8 is used twice and forms the sealing angle pairs 21 , 22 , 23 , 24 in FIG. 4.

In den Fig. 9 und 10 ist das Spannelement 12 gezeigt, das aus Gummi besteht und den Kern der Dichtwinkelpaare 21, 22, 23, 24 aus den Fig. 5 und 7 bildet. Das Spannelement 12 ist mit den Dichtwinkeln 13, 14 formschlüssig verbunden, wobei eine Druckbeaufschlagung der Stirnseiten des Spannelements 12 eine zunehmende Verspannung der Dichtwinkel 13, 14 aus den Fig. 5 und 6 gegenüber den abzudichtenden Flächen bewirkt.In FIGS. 9 and 10, the clamping element 12 is shown, which consists of rubber and the core of the sealing pairs of angles 21, 22, 23, 24 is shown in FIGS. 5 and 7. The tensioning element 12 is connected to the sealing brackets 13 , 14 in a form-fitting manner, with pressurization of the end faces of the tensioning element 12 causing increasing tensioning of the sealing brackets 13 , 14 from FIGS . 5 and 6 with respect to the surfaces to be sealed.

In den Fig. 11 bis 18 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, ähnlich dem Ausführungsbeispiel aus den Fig. 4 bis 10. Der Unterschied besteht im wesentlichen in der Form der zur Anwendung gelangenden Dichtwinkel 13, 14 und des Spannelements 12, wobei das Spannelement 12 und die Dichtwinkel 13, 14 in diesem Ausführungsbeispiel chemisch miteinander verbunden sind. In der generellen Funktion unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel aus den Fig. 11 bis 18 vom Ausführungsbeispiel aus den Fig. 4 bis 10 nicht.In Figs. 11 to 18 a second embodiment is shown, similar to the embodiment of Figs. 4 to 10. The difference consists essentially in the shape of the entering for use sealing angle 13, 14 and the tensioning element 12, wherein the tensioning element 12 and the sealing bracket 13 , 14 are chemically connected to each other in this embodiment. The general function of the exemplary embodiment from FIGS. 11 to 18 does not differ from the exemplary embodiment from FIGS. 4 to 10.

Claims

1. Sealing arrangement for the mutual sealing of a rotor and stator, which form part of a swivel drive, the rotor and the stator delimiting at least two mutually pressurizable chambers, which are movable in the swivel direction and extend essentially along the entire axial extent of the chambers The rotor or stator are sealingly separated from one another, the wing on the side facing the sealable, relatively rotatable surface of the stator or rotor having a groove which is essentially U-shaped in the direction of the surface and extends over the entire axial extent of the wing, wherein a seal is arranged in the groove under radial and axial prestress, which touches the stator or the rotor in a sealing manner, and the seal is designed as at least one sealing strip, characterized in that the sealing strip ( 11 ) has a core designed as a tensioning element ( 12 ) out elastomeric, essentially incompressible material and that the clamping element ( 12 ), viewed in longitudinal section, is almost completely enclosed in the circumferential direction by at least two sealing angles ( 13 , 14 ), the ends ( 15 , 16 , 17 , 18 ) of which are at a small circumferential distance from one another ( 19 , 20 ) are assigned adjacent.

2. Sealing arrangement according to claim 1, characterized in that the clamping element ( 12 ) is surrounded by a pair of sealing angles ( 21 ) and that the sealing angle ( 13 , 14 ) of the pair of sealing angles ( 21 ) are designed to match.

3. Sealing arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that at least two sealing angle pairs ( 21 , 22 , 23 , 24 ) in a functional series connection, in the pivoting direction ( 6 ) are arranged one behind the other and that the sealing angle pairs ( 21 , 22 , 23 , 24 ) are arranged offset from one another in such a way that the respective circumferential spacings ( 19 , 20 ) are arranged at different circumferential locations of the tensioning element ( 12 ).

4. Sealing arrangement according to claim 3, characterized in that the clamping element ( 12 ) of four sealing angle pairs ( 21 , 22 , 23 , 24 ) is enclosed.

5. Sealing arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the clamping element ( 12 ), viewed in longitudinal section, is substantially double-T-shaped.

6. Sealing arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sealing angle ( 13 , 14 ) of all sealing angle pairs ( 21 , 22 , 23 , 24 ) consist of polyamide.

7. Sealing arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the clamping element ( 12 ) and / or the sealing angle ( 13 , 14 ) have channel-shaped recesses ( 25 ) for the mutual pressurization of the clamping element ( 12 ) with control medium.

8. Sealing arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that the clamping element ( 12 ) and the sealing angle pairs ( 21 , 22 , 23 , 24 ) are adhesively connected.