DE2344290A1

DE2344290A1 - SEAL FOR INSTALLATION BETWEEN A FIXED AND A ROTATING COMPONENT

Info

Publication number: DE2344290A1
Application number: DE19732344290
Authority: DE
Inventors: Antonio Mincuzzi
Original assignee: Societe Internationale de Mecanique Industrielle SA
Current assignee: Societe Internationale de Mecanique Industrielle SA
Priority date: 1972-09-04
Filing date: 1973-09-03
Publication date: 1974-05-16
Also published as: ES418447A2; NL7312165A; BE803930R; FR2198593A6; AR205695A1; IT1045792B

Description

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

DR. ING. VAN DER WERTH DR FRANZ LEDERERDR. ING. VAN DER WERTH DR FRANZ LEDERER

2i HAMBURG 9O 8 MÜNCHEN 8O2i HAMBURG 9O 8 MUNICH 8O

WILSTORFER STR. 33 - TEL. (0411) 77 08 61 LOCItE-CRAHN-STR. 32 - TEL. (OS 11» 47 29WILSTORFER STR. 33 - TEL. (0411) 77 08 61 LOCITE-CRAHN-STR. 32 - TEL. (OS 11 »47 29

31.8.1973August 31, 1973

Anmelder: Societe Internationale de Mecanique Industrielle S.A., 37 Rue Notre-Dame, Luxemburg/LuxemburgApplicant: Societe Internationale de Mecanique Industrielle S.A., 37 Rue Notre-Dame, Luxembourg / Luxembourg

Dichtung zum Einbau zwischen ein festes und ein drehbares BauteilSeal for installation between a fixed and a rotatable component

Gegenstand des Hauptpatents ..... (der zugehörigen Hauptanmeldung P 22 16 909.1-12) ist eine Dichtung zum Einbau zwischen ein festes und ein drehbares Bauteil mit einer elastischen und isolierenden Membran, die mit einem ihrer Enden mit einem der Bauteile verbindbar ist, während ihr anderes Ende einen durch eine elastische Kraft beanspruchbaren Dichtring trägt, wobei diese Kraft eine abdichtende Reibungsberührung mit einer ebenen Fläche des anderen Bauteils bewirkt; dabei ist diese Dichtung dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Beanspruchung nicht durch eine Feder, sondern durch die elastische Kraft der Membran selbst bewirkt ist, die in Hinblick auf eine Arbeit bei Schubbeanspruchung angeordnet und bestimmt ist.The subject of the main patent ..... (the associated main application P 22 16 909.1-12) is a seal for installation between a solid and a rotatable component with an elastic and insulating membrane which can be connected with one of its ends to one of the components while its other end carries a sealing ring that can be stressed by an elastic force, this force being a sealing one Causes frictional contact with a flat surface of the other component; this seal is characterized in that said Stress is not caused by a spring, but by the elastic force of the membrane itself, which in terms of a work under shear stress is arranged and determined.

Zur Erreichung dieses Ergebnisses kann vorgesehen sein, daß die Membran mit ihrem rückwärtigen Teil und ihrem vorderen Teil nach der Montage einerseits mit dem festen Bauteil oder dem drehbaren Bauteil und andererseits mit dem Dichtring, der sich am drehbaren Bauteil oder am festen Bauteil abstützt," in verschiedenen Abständen von der Drehachse des drehbaren Bauteils in Berührung bringbar istTo achieve this result it can be provided that the Membrane with its rear part and its front part after assembly on the one hand with the fixed component or the rotatable Component and on the other hand with the sealing ring, which is supported on the rotatable component or on the fixed component, "at different distances can be brought into contact by the axis of rotation of the rotatable component

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und zwischen ihrem rückwärtigen Teil und ihrem vorderen Teil einen verhältnismäßig dünnen zentralen Teil aufweist, der unter dem Einfluß eines aus den auf das rückwärtige Teil und das vordere Teil ausgeübten Drücken resultierenden Moments elastisch verbiegbar ist.and between its rear part and its front part one has relatively thin central part, which is under the influence a moment resulting from the pressures exerted on the rear part and the front part is elastically bendable.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die in den Figuren 9 vmd 10 des Hauptpatents dargestellte Ausführungsform einer solchen Dichtung, deren ringförmige Membran einen U-förmigen Querschnitt besitzt, dessen äußerer und zur Anordnung an den festen Bauteil bestimmter Arm mittels eines Rings verstärkt ist.The present invention relates in particular to the embodiment of such a seal shown in FIGS. 9 and 10 of the main patent, the annular membrane of which has a U-shaped cross section, the outer arm of which is reinforced by means of a ring, which is intended to be arranged on the fixed component.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß das freie Ende dieses Rings in vorteilhafter Weise verlängert und nach innen gezogen sein sollte, um einen Anschlag für den zentralen Teil der Membran zu bilden.According to the invention it was found that the free end of this ring should advantageously be extended and drawn inward to form a stop for the central part of the membrane.

In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt; im einzelnen zeigt:In the drawings are various embodiments of the invention shown; shows in detail:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform, wobei der untere Teil im freien Zustand, d.h. vor der Montage, und der obere Teil in betriebsbereiter Stellung dargestellt sind,Fig. 1 is an axial section through a first embodiment, wherein the The lower part is shown in the free state, i.e. before assembly, and the upper part is shown in the operational position are,

Fig. 2 eine Vorderansicht,Fig. 2 is a front view,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform,3 shows a section through a second embodiment,

Fig. 4 eine Vorderansicht dieser Ausführungsform,4 is a front view of this embodiment,

Fig. 5 Schnitte durch weitere Ausführungsformen und bis 75 shows sections through further embodiments and through 7

Fig. 8 eine Vorderansicht der letzten Ausführungsform.Fig. 8 is a front view of the last embodiment.

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In jeder dieser Figuren ist ein festes Bauteil 1 und ein drehbares Bauteil 2 erkennbar, wobei letzteres mit einer drehbaren Welle 3 fest verbunden ist. Zwischen das feste Bauteil und das drehbare Bauteil sind Dichtungen verschiedener Arten eingesetzt, die je eine Membran besitzen, die durch einen Ring 5 verstärkt ist und deren rückwärtiger Teil 6 sich am festen Bauteil 1 abstützt, während ihr vorderer Teil 7 einen Dichtring 8 trägt. Zwischen dem vorderen und dem rückwärtigen Teil besitzt die elastische Membran 4 einen zentralen Teil 9, der in betriebsbereitem Zustand einem Moment ausgesetzt ist. Infolge seiner Elastizität ist dieser Teil bestrebt, den Dichtring 8 mit der Reibungsfläche 10 des drehbaren Organs 2 in Berührung zu halten.In each of these figures there is a fixed component 1 and a rotatable one Component 2 can be seen, the latter being firmly connected to a rotatable shaft 3. Between the fixed component and the rotatable component seals of various types are used, each of which has a membrane that is reinforced by a ring 5 and its rear part 6 is supported on the fixed component 1, while its front part 7 carries a sealing ring 8. Between the front and the back part the elastic membrane 4 has a central part 9, which is ready for use State is exposed to a moment. Due to its elasticity, this part strives to the sealing ring 8 with the friction surface 10 of the keep rotatable organ 2 in contact.

Das freie Ende des Metallrings 5 ist nach innen gezogen, um einen Anschlag für den zentralen Teil 9 der Membran 4 zu bilden.The free end of the metal ring 5 is pulled inwards to a stop for the central part 9 of the membrane 4 to form.

"Der Vorteil dieser Ausbildung besteht in der Schaffung einer axialen Selbstpressung, die vom Druck des abzudichtenden Mediums hervorgerufen wird, das sich sehr häufig bei A befindet. Diese Selbstpressung ■wirkt wie eine progressive Kraft in Abhängigkeit des Drucks des abzudichtenden Mediums, der sich zu der von der Membran stammenden Axiallast zugesellt."The advantage of this training is the creation of an axial one Self-compression caused by the pressure of the medium to be sealed, which is very often at A. This self-pressing ■ acts like a progressive force depending on the pressure of the to be sealed Medium that joins the axial load coming from the membrane.

Die Verlängerung 10 des Reibrings 8 besitzt eine Länge, die ausreicht, den gesamten schlauchförmigen Teil der Membran während ihrer radialen Verbiegung unter der Einwirkung des Drucks des Mediums abzustützen. Wenn der Druck p, des Mediums im Bereich A und ein äußerer Druck p_ bei B herrscht, übt der Druck ρ seinen Einfluß auf die gesamte auf der Seite A gelegene Verbindungsfläche aus. Die sich aus diesem Einfluß ergebenden Reaktionen übertragen sich mittels ausschließlich axialer Kräfte, die als Funktion theoretischer und praktischer Kenntnisse berechnet werden können, die man über die Arbeits-The extension 10 of the friction ring 8 has a length that is sufficient the entire tubular part of the membrane during its radial To support bending under the action of the pressure of the medium. If the pressure p, the medium in the area A and an outer Pressure p_ prevails at B, the pressure ρ exerts its influence on the entire on side A. The reactions resulting from this influence are transmitted exclusively by means of axial forces, which can be calculated as a function of theoretical and practical knowledge that can be obtained from the working

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weise der Dichtung besitzt. Des weiteren sind die axialen Reaktionen des Drucks, der auf den oberhalb des Durchmessers E gelegenen Teil 9 der Dichtung einwirkt, vollständig von der festen Scheibe des Metallrings 5 absorbiert.wise of the seal owns. Furthermore, the axial reactions of the pressure acting on the part 9 of the seal located above the diameter E are completely absorbed by the fixed disc of the metal ring 5.

In umgekehrter Richtung ruft der Druck ρ eine axiale Schubbewegung entsprechend der zwischen den Durchmessern C und E gelegenen Fläche hervor, und diese Schubbewegung bewirkt eine Abstützung des Reibrings 8 am Sitz des drehbaren Bauteils 2.In the opposite direction, the pressure ρ causes an axial thrust movement corresponding to the area between the diameters C and E, and this pushing movement causes the Friction rings 8 on the seat of the rotatable component 2.

Zwischen den miteinander in Berührung stehenden Reibflächen des Rings 8 und des drehbaren Teils 2 bildet sich ein in den Unebenheiten gelegener Mediumfilm aus, dessen Druck praktisch im Bereich zwischen dem Durchmesser C, wo er gleich dem Druck ρ ist, und dem Durchmesser D, wo er gleich dem Druck p» ist, linear abnimmt. Diese sich aus dem Film ergebende Reaktion steht im Widerstand zu der Kraft, die der Mediumdruck auf die zwischen den Durchmessern C.»und E gelegene Fläche ausübt. . ·Between the friction surfaces of the ring 8 and the rotatable part 2 that are in contact with one another, an unevenness is formed located medium film, the pressure of which is practically in the area between the diameter C, where it is equal to the pressure ρ, and the diameter D, where it is equal to the pressure p », decreases linearly. This is made up of The reaction resulting from the film is in resistance to the force exerted by the pressure of the medium on that between the diameters C. »and E Area exercising. . ·

Schließlich stellt sich folgende Gleichgewichtsbeziehung ein: (unter Vernachlässigung der Einwirkungen des Drucks auf die Kautschukmembran, da diese Einwirkungen zwar im Sinne einer Selbstpressung vorhanden, jedoch im Verhältnis vernachlässigbar sind)Finally, the following equilibrium relationship arises: (under Neglecting the effects of pressure on the rubber membrane, as these effects are in the sense of self-compression present, but are negligible in proportion)

Ft = Fm + k (p - ρ ) .Ft = Fm + k (p - ρ).

Hierbei ist:Where:

Ft die Gesamtkraft zwischen den Reibungsflächen bei dem Druck ρ , Fm die von der Membran stammende Axialkraft,Ft is the total force between the friction surfaces at the pressure ρ, Fm is the axial force from the membrane,

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Der Koeffizient k soll zur Erreichung der Wirkung der angestrebten Selbstpressung positiv sein. Der Wert von k kann auf einen Optimalwert (beispielsweise 10 N/bar) durch entsprechende Anpassung der Durchmesser C, D und E eingestellt werden. Bekanntermaßen steht der größte Teil von Kühlkreisläufen von Automobilmotoren unter Druck, und ist die Eigenschaft der Selbstpressung für die Erreichung einer absolut dichten Wasserpumpenverbindung bzw. Abdichtung in Abhängigkeit vom Druck des Mediums bzw. der Flüssigkeit, die zurückzuhalten sind, äußerst interessant.The coefficient k is intended to achieve the desired effect Self-pressing be positive. The value of k can be adjusted to an optimal value (for example 10 N / bar) by adapting the Diameters C, D and E can be adjusted. It is known that most of the cooling circuits of automotive engines are under pressure, and is dependent on the property of self-compression for achieving an absolutely tight water pump connection or seal extremely interesting from the pressure of the medium or the liquid to be retained.

Die Hinzufügung der Anwendung einer zusätzlichen Kraft ist außerdem besonders wirksam, wenn die Dichtung keine Metallfeder besitzt und beim Vorhandensein eines unter Druck stehenden Mediums, das abzudichten ist, bzw. einer entsprechenden Flüssigkeit wirkungsvoll arbeiten soll.The addition of using an additional force is as well particularly effective if the seal does not have a metal spring and in the presence of a pressurized medium to seal it is, or a corresponding liquid should work effectively.

Ein weiterer durch die vorliegende Erfindung erreichter Vorteil bestehtAnother advantage achieved by the present invention is

» in der drehfesten Haltung des Reibrings 8 mittels an der Membran 4»In the non-rotatable position of the friction ring 8 by means of the membrane 4

vorgesehener Mitnehmer 13,intended driver 13,

Diese merkliche Festhaltung wird aufgrund des möglicherweise verhältnismäßig beträchtlichen Axialabstands zwischen dem als Stütze für das als festes Bauteil 1 anzusprechende Gehäuse dienenden rückwärtigen Teil 6 und Aussparungen 14 im Reibring 8 bei praktisch senkrechter Anordnung der Reibflächen des Rings 8 und des als Gegenring zu verstehenden drehbaren Bauteils 2 bewirkt. Des weiteren kann sich keine Störkraft zur gegenseitigen Trennung der Reibflächen ausbilden, die aus einem Moment resultiert, das seinen Ursprung darin findet, daß ein Mitnehmer 13 geringfügig in Winkelrichtung zu den anderen infolge einer unvermeidlichen Herstellungsungenauigkeit versetzt ist. Die Größe dieses schädlichen Moments ist proportional dem Axialabstand zwischen den Mitnehmern und der von den Reibungsflächen gebildeten-This noticeable retention is due to the possibly proportionate Considerable axial distance between the rear housing serving as a support for the housing to be addressed as a fixed component 1 Part 6 and recesses 14 in the friction ring 8 with a practically vertical arrangement of the friction surfaces of the ring 8 and to be understood as the counter ring rotatable component 2 causes. Furthermore, no disruptive force for mutual separation of the friction surfaces can develop results from a moment that finds its origin in the fact that a driver 13 slightly in the angular direction to the other as a result an inevitable manufacturing inaccuracy is added. The size of this damaging moment is proportional to the axial distance between the drivers and the

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Ebene. Es ist also von größter Wichtigkeit, diesen Abstand auf ein Minimum zu reduzieren, was im Rahmen der Erfindung geschehen ist.Level. So it is of the utmost importance to keep this distance to a Reduce the minimum that has been done within the scope of the invention.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3 wird die Mitnahme des Reibrings 8 in Drehrichtung mittels der Membran 4 durch gegebenenfalls zylindrische Köpfe 15 erreicht, die von der Membran 4 ausgehend in entsprechenden Löchern des Rings 8 aufgenommen sind. Die vorgesehene Mitnahme bietet des weiteren eine interessante elastische Fortschrittlichkeit, indem, sie die Ausschaltung von Vibrationen infolge der Reibung ermöglicht. Die genannten Köpfe sind Bestandteil der elastischen Masse der Membran und gleichzeitig mit dieser hergestellt. Sie lassen sich in entsprechender und zweckmäßiger Weise für die Erzielung einer mehr oder weniger starken Mitnahme dimensionieren.In the embodiment of FIG. 3, the friction ring 8 is entrained in the direction of rotation by means of the membrane 4 by means of possibly cylindrical heads 15 which, starting from the membrane 4, are received in corresponding holes in the ring 8. The entrainment provided also offers an interesting elastic progressiveness in that it enables the elimination of vibrations due to friction. The heads mentioned are part of the elastic mass of the membrane and are produced at the same time as it. They can be dimensioned in an appropriate and expedient manner to achieve greater or lesser entrainment.

Fig. 8 zeigt ferner eine besondere Art der Verankerung des Endes 7 "der Membran 4 am Reibring 8. Sie besteht aus zwei Ringnuten im Ring 8, in denen das U-förmige Ende 7 der Membran 4 unter Druck eingeschoben ist.FIG. 8 also shows a special type of anchoring of the end 7 "of the membrane 4 on the friction ring 8. It consists of two annular grooves in the ring 8, in which the U-shaped end 7 of the membrane 4 is under pressure is inserted.

Des weiteren ist es gemäß Darstellung in Fig. 5 interessant, derartige elastische Köpfe 15 zur Verstärkung der Wirkung des elastischen Axialschubs der Membran zu verwenden. In diesem Fall sind die Löcher 16 des Reibrings 8 als Blindlöcher ausgeführt, und ist die Basis der Mitnehmerköpfe an ihrem außerhalb der Löcher gelegenen Bereich konisch gestaltet.Furthermore, as shown in FIG. 5, it is interesting to have such to use elastic heads 15 to reinforce the effect of the elastic axial thrust of the membrane. In this case the holes are 16 of the friction ring 8 designed as blind holes, and is the basis of the driver heads designed conically at their area located outside the holes.

Fig. 6 zeigt eine andere Art der Verankerung des Teils 7 der Membran in dem Reibring 8 durch Einfügung bzw. Einpassung. Aufgrund der Vorsehung eines Verstärkungsrings 16 kann die Dichtung ohne übermäßige Deformation der Membran arbeiten, wenn der Druck bei B größer als der Druck bei A ist.Fig. 6 shows another way of anchoring the part 7 of the membrane in the friction ring 8 by insertion or fitting. Because of Providence a reinforcing ring 16, the seal can operate without undue deformation of the diaphragm when the pressure at B is greater than the pressure at A is.

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Bei der Dichtung der Fig. 7 ist die Art der Anordnung des Teils 7 der Membran 4 am Ring 8 geringfügig anders, und zwar dadurch, daß ein gegossener Ansatz in eine Nut im Ring 8 eingreift. Diese Anordnung erlaubt eine sehr wirkungsvolle axiale Verbindung zwischen dem Reibungsring und dem übrigen Teil der Dichtung. In the case of the seal of FIG. 7, the type of arrangement of the part 7 of the membrane 4 on the ring 8 is slightly different, namely in that a cast projection engages in a groove in the ring 8. This arrangement allows a very effective axial connection between the friction ring and the remainder of the seal.

Eine besonders interessante Variante der vorliegenden Erfindung betrifft das aus den Figuren 7 und 8 ersichtliche System zur rotationsfesten Lagerung des Rings 8. Die elastischen Mitnehmer 13 der Membran erstrecken sich in Radialrichtung viel weiter als in den Figuren 1, 2 in Richtung auf den Reibring 8, um eine gewisse Elastizität bei einer Rotationsbeanspruchung des Rings 8 unter Einwirkung von Reibungskräften zu besitzen. Es besteht also der bereits oben in Zusammenhang mit Fig. 3 erläuterte Vorteil der progressiven winkligen Festhaltung. A particularly interesting variant of the present invention relates to the system shown in FIGS. 7 and 8 for the rotationally fixed mounting of the ring 8. The elastic drivers 13 of the membrane extend much further in the radial direction than in FIGS. 1, 2 in the direction of the friction ring 8, in order to have a certain elasticity when the ring 8 is subjected to rotational stress under the action of frictional forces. There is therefore the advantage of the progressive angular retention, already explained above in connection with FIG. 3.

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Claims

31-8.1973

Claims

l / seal according to claim 2 of the main patent (P 22 16 909.1-12),

whose annular membrane has a U-shaped cross-section, whose outer and intended for fixing to the fixed component Arm is reinforced by a ring, characterized in that the reinforcing ring (5) is extended at its free end and is drawn in to form a stop for the central part (9) of the membrane (4).

2. Seal according to claim 1, characterized in that the friction ring (8) has an extension (10) of its part with a smaller diameter, the length of which is sufficient to cover the entire inner Support arm of the U-shaped cross section of the annular membrane (4).

3. Seal according to claim 2, characterized in that the end (7) of the inner arm of the membrane (4) is in contact with an annular zone of the ring (8), the outer diameter of which (C) and the inner one Diameter (D) larger or smaller than the maximum diameter (E) of the outer surface of the inner arm of the U-shaped Cross section of the membrane (4).

4. Seal according to claim 1, characterized in that the membrane (4) has heads (15) which engage in holes (16) provided for this purpose in the ring (8).

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5. Seal according to claim 4, characterized in that this
Holes (16) are blind holes and the base of the heads (15) are conical in the area outside the holes (16). ,

6. Seal according to claim 1, characterized in that the end (7) of the inner arm of the diaphragm (4) is encapsulated in the ring (8).

7. Seal according to claim 1, characterized in that a reinforcing ring (17), which surrounds the outer surface of the inner arm of the U-shaped cross-section of the membrane (4), the possibilities the deformation limited to the outside.

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