DE3130760A1

DE3130760A1 - Sealing arrangement

Info

Publication number: DE3130760A1
Application number: DE19813130760
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 7145 Markgröningen Marquardt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-08-04
Filing date: 1981-08-04
Publication date: 1983-02-24

Abstract

A sealing arrangement (Figure 1) consists of a back-up ring (13) and a lip sealing ring (14) which rests by its rear end against the back-up ring. One of the lips (16) of the lip sealing ring is splayed outwards towards the gap (S) to be sealed off, where it makes contact by means of a sealing surface (17). Both rings are arranged in an annular groove (11). Formed on that side of the back-up ring (13) which is on the sealing side are a plurality of axial or radial notch-like recesses (40, 41) which allow fluid to be displaced from the intermediate space (18 or 23 and 24) to the side at low pressure and vice versa when the pressure is reversed. The radial velocity of flow along the sealing ring is reduced virtually to zero by these recesses, thereby reducing the wear on it considerably. <IMAGE>

Description

DichtungsanordnungSealing arrangement

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Dilchtungsanordnung nach der Gattung des Hauptanspruchss. Bei derartigen, häufig verwendeten Dichtungsanordnusgen strömt bei Druckwechsel (Hochdruckseite zur Nididerdruckseite, und umgekehrt) zwischen den beiden Räumen Fluid mit hoher Geschwindigkeit radial entlang des Dichtrings und über den Stützring, insbesondere dessen Trennfuge (Stoß), in den Raum niedrigeren Druckes. Durch die hohen Strömungsgeschwindigkeiten entlang des Dichtrings kann dieser beschädigt und vorzeitig abgenutzt werden.PRIOR ART The invention is based on a diluting arrangement according to the genre of the main claim. In such frequently used sealing arrangements flows between when the pressure changes (high pressure side to low pressure side, and vice versa) the two spaces fluid at high speed radially along the sealing ring and over the support ring, in particular its parting line (joint), in the lower space Pressure. Due to the high flow velocities along the sealing ring, this can be damaged and worn out prematurely.

Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß Beschädigungen des Dichtrings durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten vermieden werden, wodurch die Lebensdauer der Dichtungsanordnung beträchtlich erhöht wird.Advantages of the invention The sealing arrangement according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that Damage to the sealing ring due to high flow velocities can be avoided, whereby the life of the sealing arrangement is increased considerably.

Durch die in den Unteranspr-üchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous Further developments and improvements to the features specified in the main claim are possible.

Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figuren 1a bis 1f Druckwechselvorgänge an einer Dichtungsanordnung mit Lippendichtring und Stützring, Figuren 2a bis 2f ebensolche Druckwechselvorgänge an einer Dichtungsanordnung mit O-Ring und Stützring, Figuren 3a bis 8b verschiedene'Ausführungsformen von Stützringen å jeweils in Vorderansicht und Schnitt, Figur 9 und 10 weitere Dichtungsanordnungen.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. It show the FIGS. 1a to 1f pressure change processes on a sealing arrangement with a lip sealing ring and support ring, FIGS. 2a to 2f show such pressure change processes on a sealing arrangement with O-ring and support ring, Figures 3a to 8b different 'Ausführungformen of support rings å each in front view and section, Figure 9 and 10 further sealing arrangements.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In den Figuren 1a bis 1f ist mit 10 ein Maschinenteil bezeichnet, in dem eine im Querschnitt rechteckige Ringnut 11 ausgebildet ist. Dem Maschinenteil 10 gegenüber befindet sich ein Maschinenteil 12, wobei zwischen beiden Maschinenteilen ein bestimmtes Spiel S herrscht. Beim Maschinenteil 10 kann es sich beispielsweise um den Kolben eines Arbeitszylinders handeln, der in dem als Zylinderrohr ausgebildeten Maschinenteil 12 beweglich ist. Selbstverständlich kann es sich aber auch um zwei Maschinenteile handeln, die keine Relativbewegung gegeneinander ausführen.Description of the exemplary embodiments In Figures 1a to 1f is with 10 denotes a machine part in which an annular groove rectangular in cross section 11 is formed. A machine part is located opposite the machine part 10 12, with a certain game S prevailing between the two machine parts. At the Machine part 10 can, for example, be the piston of a working cylinder act, which is movable in the machine part 12 designed as a cylinder tube. Of course, there can also be two machine parts that are not Perform relative movement against each other.

An die hintere Flanke 11' der Ringnut 11 legt sich ein Stützring 13 aus einem relativ festen Kunststoff, wie z.B. PTFE an, der rechteckigen Querschnitt hat und sich über die gesamte Tiefe T der Ringnut 11 sowie das Spiel S erstreckt. An den Stützring 13 legt sich mit seinem Rücken ein Lippendichtring 14 an, dessen Basishöhe geringer ist als die Tiefe T plus das Spiel der Ringnut 11 und der zwei Lippen 15, 16 aufweist, die sich zur vorderen Flanke 11 " der Ringnut 11 hin erstrecken, aber nicht bis zu dieser reichen. Die Lippe 16 des Lippendichtrings 14 ist nach außen gespreizt und berührt das Maschinenteil 12 nur mit einer Ringkante oder Ringfläche 17. Dadurch entsteht zwischen dieser und dem Stützring 13 ein Raum 18, wenn keine oder nur eine relativ kleine Druckdifferenz auf den Lippendichtring 14 einwirkt.A support ring 13 rests on the rear flank 11 ′ of the annular groove 11 made of a relatively strong plastic, such as PTFE, the rectangular cross-section has and extends over the entire depth T of the annular groove 11 and the game S. To the Support ring 13 lies on its back with a lip seal ring 14, the base height of which is less than the depth T plus the clearance of the annular groove 11 and which has two lips 15, 16 which extend to the front flank 11 ″ of the annular groove 11 extend towards, but do not extend to this. The lip 16 of the lip seal ring 14 is spread outwards and only touches the machine part 12 with one ring edge or annular surface 17. This creates a space between this and the support ring 13 18 if there is no or only a relatively small pressure difference on the lip seal 14 acts.

Der verbleibende Raum der Ringnut 11 ist mit 19 bezeichnet, der Spalt hinter dem Stützring 13 zwischen den beiden Maschinenteilen mit 20. Der Stützring 13 ist durch einen Stoß oder einen Querschlitz 22 geschlitzt, siehe hierzu beispielsweise die Figuren 3a bis 4b.The remaining space of the annular groove 11 is denoted by 19, the gap behind the support ring 13 between the two machine parts with 20. The support ring 13 is slotted by a joint or a transverse slot 22, see for example Figures 3a to 4b.

Bei ansteigendem Druck im Raum 19 verkleinert sich das Volumen des Raums 18 zusehends - siehe Figuren 1b, 1c -wodurch das im Raum 18 befindliche Fluid über den Querschlitz des Stützrings hinweg in den niederdruckseitigen Raum 20 strömt. Dabei kommt es entlang des Dichtrings 14 in radialer.Richtung zu teilweise sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten, da ja das gesamte, im Raum 18 enthaltene Fluid bis zum Querschlitz 22 strömen muß. Durch diese hohen Strömungsgeschwindigkeiten kann der Dichtring 14 an seiner dem Maschinenteil 12 zugewandten Oberfläche vorzeitig beschädigt werden. Genau dasselbe, jedoch in umgekehrter Richtung geschieht, wenn der Druckunterschied zwischen dem Raum 19 und dem Raum 20 wieder abnimmt. In diesem Fall fließt dann das Fluid durch den Querschlitz des Stützrings hindurch, worauf durch die Elastizität des Dichtrings wiederum der Raum 18 gebildet wird. Siehe hierzu die Figuren 1d bis 1f. Diese nachteiligen Folgen entstehen dann, wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen sind.With increasing pressure in space 19, the volume of the decreases Space 18 noticeably - see Figures 1b, 1c - whereby the fluid located in space 18 Flows over the transverse slot of the support ring into the space 20 on the low pressure side. In this case, there is sometimes a great deal of space along the sealing ring 14 in the radial direction high flow velocities, since all of the fluid contained in space 18 must flow up to the transverse slot 22. Because of these high flow velocities the sealing ring 14 can prematurely on its surface facing the machine part 12 to be damaged. Exactly the same thing, but in the opposite direction, happens when the pressure difference between the space 19 and the space 20 decreases again. In this If so, the fluid then flows through the transverse slot of the support ring, whereupon space 18 is in turn formed by the elasticity of the sealing ring. See also Figures 1d to 1f. These adverse consequences arise when there are no particular ones Measures are taken.

Zur Vermeidung dieser Nachteile sind erfindungsgemäß am Außenumfang des Stützrings 13 eine größere Anzahl von kerbenartigen Ausnehmungen 40 in mehr oder weniger gleichmäßiger Teilung ausgebildet, die sich über die gesamte Dicke des Stützringes erstrecken. Fluid kann nun beim Druckauf- und abbau über diese Kerben strömen, so daß sich der Raum 18 über viele einzelne Stellen mit Fluid füllen oder entleeren kann. Dadurch werden hohe Strömungsgeschwindigkeiten entlang des Lippendichtrings, die diesen beschädigen könnten, vermieden (siehe hierzu Figur-en 3a und 3b).To avoid these disadvantages, according to the invention, on the outer circumference of the support ring 13 a larger number of notch-like recesses 40 in more or less even pitch formed over the entire thickness of the support ring extend. Fluid can now use these notches when pressure is built up and reduced flow, so that the space 18 or fill with fluid over many individual points can drain. This results in high flow velocities along the lip seal ring, which could damage it, avoided (see Figures 3a and 3b).

Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2a bis 2f zeigt eine Dichtungsanordnung mit einem Stützring 25, wobei jedoch der Lippendichtring 14 ersetzt ist durch einen O-Ring 21, dessen Durchmesser etwas größer ist als die Tiefe T der Ringnut 11. Wenn keine oder eine relativ kleine Druckdifferenz auf den O-Ring 21 einwirkt, bilden sich zwischen diesem und dem Stützring nunmehr zwei Räume 23, 24. Bei ansteigendem Druck im Raum 19 verkleinert sich das Volumen der Räume 23, 24, und das in diesen Räumen enthaltene Fluid fließt wieder über den Stützring 25 zum Spalt 20. Damit in keinem der Räume 23, 24 eine hohe radiale Strömungsgeschwindigkeit auftritt, sind nun am Innen- und am Außenumfang' des Stützrings 25 Kerben 26, 27 ausgebildet, sowie radial verlaufende Kerben 28, die in die axial verlaufenden Kerben 26, 27 münden und der hinteren Nutflanke 11' zugewandt sind.The exemplary embodiment according to FIGS. 2a to 2f shows a sealing arrangement with a support ring 25, but the lip seal 14 is replaced by one O-ring 21, the diameter of which is slightly larger than the depth T of the annular groove 11. If no or a relatively small pressure difference acts on the O-ring 21, form there are now two spaces 23, 24 between this and the support ring Pressure in space 19 reduces the volume of spaces 23, 24, and that in these Fluid contained spaces flows again via the support ring 25 to the gap 20. Thus a high radial flow velocity does not occur in any of the spaces 23, 24, are now on the inner and outer circumference 'of the support ring 25 notches 26, 27, as well as radially extending notches 28 which are inserted into the axially extending notches 26, 27 open and face the rear groove flank 11 '.

Dies deshalb, damit das Fluid an der dem O-Ring 21 abgewandten Rückseite des Stützrings 25 zum Spalt 20 gelangen kann. Einen solchen Stützring zeigen die Figuren 6a und 6b.The reason for this is that the fluid is on the rear side facing away from the O-ring 21 of the support ring 25 can reach the gap 20. Such a support ring show the Figures 6a and 6b.

Eine weitere Ausführungsform für einen solchen Stützring zeigen die Figuren 7a und 7b. Dieser Stützring ist mit 30 bezeichnet und hat widerum eine größere Anzahl radial verlaufender Kerben 30, die der hinteren Flanke 11' der Ringnut 11 zugewandt sind. In jede Kerbe 30 dringt eine axial verlaufende Bohrung 31 ein. Über diese Bohrungen sowie die Kerben 30 fließt das Fluid aus den Räumen 23, 24 zum Spalt 20, und umgekehrt. Die Ringe 25 und 30 weisen keinen Querschlitz auf.A further embodiment for such a support ring is shown in FIGS Figures 7a and 7b. This support ring is at 30 designated and has in turn, a larger number of radially extending notches 30, those of the rear flank 11 'facing the annular groove 11. In each notch 30 penetrates an axially extending Hole 31. About these bores and the notches 30, the fluid flows out of the Rooms 23, 24 to the gap 20, and vice versa. The rings 25 and 30 do not have a transverse slot on.

Hierzu sei bemerkt, daß die erfindungsgemäßen Anordnungen selbstverständlich bei Stützringen mit und ohne Querschlitz ausgebildet sein können.It should be noted that the arrangements according to the invention are self-evident can be designed with and without a transverse slot in the case of support rings.

Eine weitere Abwandlung eines Stützrings für ein Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2a bis 2f zeigen die Figuren 8a und 8b. Der Stützring 35 weist hier mehrere durchgehende Schrägbohrungen 36 auf.Another modification of a support ring for an embodiment According to FIGS. 2a to 2f, FIGS. 8a and 8b show. The support ring 35 has here several through inclined bores 36.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 9 zeigt eine weitere Abwandlung einer Dichtungsanordnung mit einem Dichtring 38, der nun die Querschnittsform eines X hat. Die Funktion ergibt sich ohne weiteres aus dem oben Beschriebenen.The exemplary embodiment according to FIG. 9 shows a further modification a sealing arrangement with a sealing ring 38, which now has the cross-sectional shape of a X has. The function is readily apparent from what has been described above.

Ist die Ringnut im Maschinenteil 12 ausgebildet und der Lippendichtring so angeordnet, daß seine Lippe 16 nach unten weist und die Dichtkante 17 am Maschinenteil 11 anliegt, müssen sinngemäß die kerbenartigen Ausnehmung 41 am Innenumfang des Dichtrings 42 ausgebildet sein; siehe hierzu Figuren 4a und 4b.Is the annular groove formed in the machine part 12 and the lip sealing ring arranged so that its lip 16 faces downwards and the sealing edge 17 on the machine part 11 is applied, the notch-like recess 41 on the inner circumference of the Sealing ring 42 may be formed; see Figures 4a and 4b.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Dichtungsanordnung für axiale Wirkrichtung dargestellt.In the exemplary embodiments described so far, the sealing arrangement is shown for axial effective direction.

Die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 5 und 10 zeigen eine solche Dichtungsanordnung sinngemäß angewendet bei radialer Anordnung der abzudichtenden Räume. Die Ausbildung des Stützrings ergibt sich dann ohne weiteres - siehe z.B.The embodiments according to Figures 5 and 10 show such Sealing arrangement applied analogously to the radial arrangement of the Spaces. The formation of the support ring then arises without further ado - see e.g.

Figuren 6a und 6b.Figures 6a and 6b.

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Claims

Claims sealing arrangement between a high room and a room low pressure, which consists of a rectangular or square cross-section Support ring made of relatively solid material and a sealing ring resting against the former consists of relatively soft or elastic material, the remaining, the Sealing arrangement does not completely fill the receiving space, characterized in that that on the side of the surface of the support ring (13, 25, 30), which is immediately between the space of lower and higher pressure lies, several continuous recesses (40, 41, 26, 27, 28, 31, 36) are formed.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the recesses are formed on the outer circumference of the support ring.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the recesses are formed on the inner circumference of the support ring.

H. Arrangement according to claim 1, characterized in that the recesses are formed on a flat side of the support ring.

5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the recesses both on the outer circumference and on the inner circumference of the support ring are formed and in particular by radially extending recesses on the flat sides are connected to each other.

6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the recesses from a combination of notches (30) and holes penetrating into them (31) exist.

7. Arrangement according to claim 1, characterized in that the recesses consist only of bores (36).

8. Arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the support ring by means of a straight or inclined slot or joint (22) is transversely separated.

9. Arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the sealing ring as a lip seal (14), as an O-ring (21) or with any Is formed cross-sectional shape and is supported with one side on the support ring.