DE3626067C1

DE3626067C1 - Rod seal which can be fitted into a groove

Info

Publication number: DE3626067C1
Application number: DE3626067A
Authority: DE
Inventors: Willi Rueckert
Original assignee: Heute & Co
Current assignee: Heute & Co
Priority date: 1986-08-01
Filing date: 1986-08-01
Publication date: 1990-04-19
Anticipated expiration: 2006-08-02

Abstract

The invention relates to a rod seal which can be fitted into a groove (4) and is intended for rotating rods. To increase the wear resistance and obtain sealing in both axial directions, the rod seal is constructed from a PTFE ring (1) and a rubber ring (2) which surrounds the PTFE ring, the PTFE ring (1) having, on its inner circumferential surface (7), two sleeves (9, 10) of tongue-shaped cross-section which are spread apart in a V shape relative to the radial centre plane (8) of the seal and the inner edges (11, 12) of which are designed as lip seals. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine in eine Nut einpaßbare Stangen dichtung für sich drehende Stangen.The invention relates to a rod that can be fitted into a groove seal for rotating rods.

Bei Stangendichtungen wird einerseits eine sogenannte dynamische Abdichtung zwischen Dichtelement und sich drehender Stange und andererseits eine sogenannte statische Abdichtung zwischen Dichtelement und dem die Stange um schließenden Zylinder verlangt. An beiden Abdichtstellen muß das Dichtelement mit Vorspannung an der Gegenfläche anliegen. Die Dichtwirkung bleibt nur solange erhalten, wie auch, trotz verschleißbedingten Abriebes im Bereich der dynamischen Dichtung, die Vorspannung aufrecht erhalten bleibt. For rod seals, a so-called dynamic sealing between the sealing element and itself rotating rod and on the other hand a so-called static Sealing between the sealing element and around the rod closing cylinder requires. At both sealing points the sealing element must be preloaded on the counter surface issue. The sealing effect is only maintained as long as also, despite wear-related abrasion in the area of dynamic seal that maintains preload remains.

Die bekannten Stangendichtungen für sich drehende Stangen bestehen im allgemeinen aus einem sowohl als statische Dichtung an der Nutwandung des Zylinders als auch als dynamische Dichtung an der sich drehenden Stange an liegenden Gummiring, der an einer oder an beiden Stirn seiten durch gewebearmierte Kunststoff-Backringe abgestützt ist. Solche Stangendichtungen weisen nur eine begrenzte Dichtwirkung auf, die vornehmlich durch abriebsbedingten Verschleiß gefährdet ist.The well-known rod seals for rotating rods generally consist of both a static Seal on the groove wall of the cylinder as well dynamic seal on the rotating rod lying rubber ring on one or both foreheads sides supported by fabric-reinforced plastic backing rings is. Such rod seals have only a limited number Sealing effect, primarily due to abrasion Wear is at risk.

Es sind Kolbendichtungen für hin- und hergehende Kolben oder Stangen bekannt (o + p ölhydraulik und pneumatik 30 (1986), Nr. 4, Seite 281), die aus einem inneren PTFE-Ring mit Lippendichtung und einem den PTFE-Ring um schließenden und vorspannenden Gummi-O-Ring bestehen, die in eine Innennut des Kolbens stramm eingepaßt werden, wobei der Gummiring die statische Dichtung und der PTFE- Ring die dynamische Dichtung bilden. Bei der bekannten Kolbendichtung besitzt der PTFE-Ring eine Dichtlippe, deren Höhe nur wenig größer als die Breite des Spaltraumes zwischen Kolben und Zylinder ist. Die Dichtlippe weist einen flachen keilförmigen Querschnitt auf, deren niedrige Keilbasisfläche vom Druck des abzudichtenden Mediums be aufschlagt wird. Die bekannte Kolbendichtung vermag somit nur in einer Axialrichtung abzudichten, wobei aber die durchgelassenen Leckagemengen noch so groß sind, daß mindestens zwei solcher Kolbendichtungen hintereinander am Kolben vorgesehen werden müssen. Zudem ist die bekannte Kolbendichtung sehr empfindlich gegenüber verschleiß bedingtem Abrieb. Diese Dichtlösung erfordert enge Spalten und eine einwandfreie Kolbenoberfläche, da das PTFE- Material gegenüber Schäden auf dem Kolben empfindlich ist. Für einen Einsatz bei sich drehenden Stangen sind diese Kolbendichtungen nicht geeignet.They are piston seals for reciprocating pistons or rods known (o + p oil hydraulics and pneumatics 30 (1986), No. 4, page 281), which consists of an inner PTFE ring with lip seal and one around the PTFE ring closing and preloading rubber O-ring, which be tightly fitted into an inner groove of the piston, wherein the rubber ring the static seal and the PTFE Ring form the dynamic seal. With the known Piston seal, the PTFE ring has a sealing lip, the Height only slightly larger than the width of the gap between piston and cylinder. The sealing lip points a flat wedge-shaped cross-section, the low of which Wedge base area from the pressure of the medium to be sealed is opened. The known piston seal is therefore capable to seal only in one axial direction, but with the leaked quantities are still so large that at least two such piston seals in a row on Pistons must be provided. In addition, the well-known Piston seal very sensitive to wear limited abrasion. This sealing solution requires narrow gaps and a perfect piston surface, since the PTFE Material is sensitive to damage on the piston. These are for use with rotating bars Piston seals are not suitable.

Ferner sind durch die DE-PS 32 07 081 und die GB-OSen 20 96 247 und 21 41 189 Stangendichtungen für hin- und hergehende Kolben oder Stangen bekannt, die aus einem PTFE-Ring und einem den PTFE-Ring umschließenden Gummiring bestehen. Dabei weist der PTFE-Ring kolbenseitig keilartige Wülste auf, die die Dichtwirkung bei hin- und hergehenden Kolben erhöhen. Für sich drehende, speziell sich schnell und ständig drehende Stangen sind die erwähnten Dichtungen ungeneigt, da die Wülste in diesem Falle starkem Abrieb unterworfen sind, der über kürzeste Zeit zu Undichtigkeiten zwischen den Kolben führen würde.Furthermore, DE-PS 32 07 081 and GB-OSen 20 96 247 and 21 41 189 rod seals for reciprocating Known pistons or rods made from a PTFE ring and a rubber ring enclosing the PTFE ring. The PTFE ring has wedge-like ridges on the piston side on the sealing effect with reciprocating pistons increase. For rotating, especially fast and Constantly rotating rods are the seals mentioned not inclined, since in this case the beads are very abrasive are subject to leaks in the shortest possible time would lead between the pistons.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verschleiß feste, von niedrigen bis hohen Druckdifferenzen einsetzbare Dichtung für drehende Stangen zu schaffen, die in beiden Richtungen, d. h. unabhängig von der Richtung der Druckbeaufschlagung, zuverlässig abdichtet.The invention has for its object a wear fixed, usable from low to high pressure differences To create seal for rotating rods in both Directions, d. H. regardless of the direction of the Pressurization, seals reliably.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in an sich bekannter Weise die Stangen dichtung aus einem an seiner inneren Umfangsfläche zwei umlaufende Dichtvorsprünge aufweisenden PTFE-Ring und einem den PTFE-Ring umschließenden Gummiring besteht und daß die Dichtvorsprünge aus zwei gegenüber der Radialmittelebene der Dichtung V-förmig auseinandergespreizten, im Querschnitt zungenförmigen Manschetten bestehen, deren inneren Randkanten als Lippendichtung ausgebildet sind. Bei der Stangendichtung nach der Erfindung liefern nicht nur der Gummiring, sondern in einem sehr erheblichen Maße auch die beiden V-förmig gespreizten Manschetten die erforderliche Vorspannung für die statische Abdichtung gegenüber dem Zylinder und für die dynamische Abdichtung gegenüber der Stange, wobei die Manschetten ihr Rück federungsvermögen auch bei einem gewissen Abrieb im Bereich ihrer Dichtungen bzw. Dichtkanten beibehalten, so daß auch bei niedrigen Druckdifferenzen bzw. zu Beginn eines Druckaufbaus eine einwandfreie Dichtwirkung gegeben ist. Bei höherem Mediumdruck wird die jeweils druckbeaufschlagte Manschette verstärkt einwärts in Richtung auf eine gestreckte Lage gedrückt, wodurch der Anlagedruck der Stangendichtung im Bereich der dynamischen und der statischen Abdichtung mit zunehmendem Mediumdruck anwächst, so daß auch bei hohen Druckdifferenzen eine einwandfreie Dichtwirkung erzielt wird. Dabei wirkt die Stangendichtung nach der Erfindung in beiden Achsrichtungen zuverlässig abdichtend, und im Regelfall genügt die Anordnung einer einzigen Stangendichtung. Selbstverständlich können auch zwei Stangendichtungen nach der Erfindung nebeneinander angeordnet werden, wenn höchste Sicherheitsanforderungen gestellt sind.This object is achieved according to the invention achieved that the rods in a conventional manner seal from one on its inner peripheral surface two all-round sealing projections with PTFE ring and a the rubber ring surrounding the PTFE ring and that Sealing protrusions from two opposite the radial center plane the seal spread V-shaped, in Cross-section tongue-shaped cuffs exist, the inner edges are formed as a lip seal. At the rod seal according to the invention not only deliver the rubber ring, but to a very considerable extent as well the two V-shaped spread cuffs required preload for the static seal opposite the cylinder and for dynamic sealing opposite the rod, with the cuffs on her back elasticity even with a certain abrasion in the area maintain their seals or sealing edges, so that also at low pressure differences or at the beginning of a Pressure build-up a perfect sealing effect is given. If the medium pressure is higher, the pressure applied is increased Cuff reinforced toward one inward stretched position, causing the system pressure of the Rod seal in the area of dynamic and static seal grows with increasing medium pressure, so that even at high pressure differences a flawless Sealing effect is achieved. The rod seal works reliable in both axial directions according to the invention sealing, and as a rule the arrangement of one is sufficient single rod seal. Of course you can too two rod seals according to the invention side by side be arranged if the highest security requirements are posed.

In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen werden, daß der PTFE-Ring an seiner Umfangsfläche mit einer Umfangs rille zur Aufnahme des Gummirings versehen ist. Hierdurch wird eine großflächige Anlage von PTFE-Ring und Gummiring erreicht, so daß auch längs deren Grenzflächen eine ein wandfreie statische Abdichtung gegeben ist.In an embodiment of the invention it can be provided that the PTFE ring on its circumferential surface with a circumference groove is provided for receiving the rubber ring. Hereby becomes a large area system of PTFE ring and rubber ring reached so that a along the interfaces wall-free static sealing is given.

Der Erfindung zufolge kann ferner vorgesehen werden, daß der PTFE-Ring einen im Querschnitt rechteckigen, in die Nut einfügbaren Grundkörper besitzt und daß die Manschetten und die Umfangsrille symmetrisch zur radialen Mittelebene des Grundkörpers angeordnet sind. Die Querschnittsdicke der Manschetten nimmt vorteilhafterweise von der Wurzel bis zur Spitze hin ab, wodurch die elastische Auslenkbarkeit der Manschetten erhöht und eine ständige enge Anschmiegung ihrer Dichtkanten an die Stange gewährleistet wird. According to the invention it can also be provided that the PTFE ring has a rectangular cross-section in the groove insertable base body and that the cuffs and the circumferential groove symmetrical to the radial central plane of the Base body are arranged. The cross-sectional thickness of the Cuffs advantageously take from the root to the Point down, whereby the elastic deflectability of the Cuffs increased and a constant tight fit their sealing edges on the rod is guaranteed.

Weiterhin kann der Erfindung zufolge vorgesehen werden, daß die Länge der Manschetten zwischen Wurzel und Spitze etwa gleich der radialen Wandstärke des Grundkörpers ist und daß der Durchmesser des Gummirings etwa gleich dem Abstand zwischen Umfangrillentiefstem und den Spitzen der Manschette ist. Die Manschetten bestehen vorteilhafterweise aus auseinandergebogenen Hälften eines gespaltenen, im Querschnitt kegelstumpfförmigen Innensteges des PTFE- Ringes, wobei die Schnittkanten als Dichtlippen der dynamischen Dichtung vorgebogen sind. Bei einer solchen Ausbildung der Manschetten macht man sich den sogenannten Memory-Effekt zunutze, d. h. den Drang bestimmter Werk stoffe, hier Polytetrafluoräthylen, in ihre ursprüngliche Ausgangsform zurückzukehren. Zu diesem Zweck wird die aus PTFE-Material bestehende ursprüngliche Kegelstumpfform erst in erkaltetem Zustand gespalten. Die Manschetten erhalten dadurch eine rückstellende Federkraft, die die Aufrecht erhaltung einer Vorspannung gewährleistet.Furthermore, it can be provided according to the invention that about the length of the cuffs between the root and the tip is equal to the radial wall thickness of the base body and that the diameter of the rubber ring is approximately equal to the distance between the circumferential groove deepest and the tips of the Cuff is. The cuffs are advantageously made from mutually bent halves of a split, in Cross-section of a frustoconical inner web of the PTFE Ring, the cut edges as sealing lips of dynamic seal are pre-bent. With one Training of the cuffs is made the so-called Take advantage of memory effect, d. H. the urge of certain work fabrics, here polytetrafluoroethylene, in their original Return form. For this purpose, the Original PTFE cone shape existing split in the cooled state. Get the cuffs thereby a resilient spring force, which the upright maintenance of a pre-tension guaranteed.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Manschetten an ihrer Außenseite konkav gewölbt sein, so daß die Manschetten, bzw. ihre Dichtkanten bei Druckbeauf schlagung in verstärktem Maße an die Stange angepreßt werden. Die Stangendichtung nach der Erfindung kann verhältnismäßig schmal gebaut werden, wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Manschetten innerhalb des von den Stirnseiten des Grundkörpers begrenzten Raumes liegen.In a further embodiment of the invention, the Cuffs are concave on the outside, so that the cuffs or their sealing edges when pressure is applied Impact pressed against the rod to an increased extent will. The rod seal according to the invention can be built relatively narrow, if according to one another feature of the invention the cuffs within of the space delimited by the end faces of the base body lie.

Der innere, die dynamische Dichtung bildende Kunststoffring besteht vorzugsweise aus PTFE, jedoch kann er auch aus ver wandten Kunststoffen, wie z. B. PFA gefertigt werden.The inner plastic ring that forms the dynamic seal is preferably made of PTFE, but it can also be made of ver applied plastics such. B. PFA can be manufactured.

Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The object of the invention is described below with reference to a shown in the drawing embodiment closer explained.

Die Stangendichtung besteht aus einem PTFE-Ring 1 und aus einem Gummi-O-Ring 2, der in einer im Querschnitt halb runden Rille 3 an der äußeren Umfangsfläche des PTFE-Ringes 1 sitzt. Die Stangendichtung wird in eine Innenringnut 4 des die abzudichtende, sich drehende Stange aufnehmenden Zylinders 5 eingepaßt. Der PTFE-Ring 1 besteht aus einem im Querschnitt etwa rechteckigen Grundkörper 6, an dessen Außenumfang die Rille 3 vorgesehen ist und der an seiner inneren Umfangsfläche 7 zwei gegenüber der Radialmittel ebene 8 der Stangendichtung V-förmig auseinandergespreizte, im Querschnitt zungenförmige Manschetten 9, 10 aufweist, deren innenliegende Randkanten 11, 12 als Lippendichtung an der abzudichtenden Stange in Anlage kommen. Die Querschnittsdicke der Manschetten 9, 10 nimmt von der Wurzel 13 bis zur Spitze 14 kontinuierlich zu. Die Länge der Manschetten 9, 10 zwischen Wurzel 13 und Spitze 14 ist etwa gleich der radialen Wandstärke des Grundkörpers 6, und der Durchmesser des Gummiringes 2 ist etwa gleich dem Abstand zwischen dem Umfangrillentiefsten 15 und den Spitzen 14 der Manschetten. Die Manschetten 9, 10 sind an ihren Außenseiten 16 konkav und an ihren Innenseiten 17 konvex gewölbt. Beide Manschetten 9, 10 liegen innerhalb des von den Stirnseiten 18, 19 des Grundkörpers 6 begrenzten Raumes, und die gesamte Stangendichtung ist symmetrisch zu ihrer radialen Mittelebene 8 ausgebildet.The rod seal consists of a PTFE ring 1 and a rubber O-ring 2 , which is seated in a groove 3 which is semicircular in cross section on the outer peripheral surface of the PTFE ring 1 . The rod seal is fitted into an inner annular groove 4 of the cylinder 5 which accommodates the rotating rod to be sealed. The PTFE ring 1 consists of a base body 6 which is approximately rectangular in cross-section, on the outer circumference of which the groove 3 is provided and which on its inner circumferential surface 7 has two V-shaped, tongue-shaped cross-sections 9, 10 which are spread apart in a V-shape relative to the radial center plane 8 of the rod seal has, the inner edge 11, 12 of which come into contact as a lip seal on the rod to be sealed. The cross-sectional thickness of the sleeves 9, 10 increases continuously from the root 13 to the tip 14 . The length of the sleeves 9, 10 between the root 13 and the tip 14 is approximately equal to the radial wall thickness of the base body 6 , and the diameter of the rubber ring 2 is approximately equal to the distance between the circumferential groove 15 and the tips 14 of the sleeves. The cuffs 9, 10 are concave on their outer sides 16 and convex on their inner sides 17 . Both sleeves 9, 10 lie within the space delimited by the end faces 18, 19 of the base body 6 , and the entire rod seal is formed symmetrically to its radial central plane 8 .

Die Manschetten 9, 10 bestehen aus auseinandergebogenen Hälften eines gespalteten, im Querschnitt kegelstumpf förmigen, in der Zeichnung in strichpunktierten Linien gezeigten Innensteges 20 des PTFE-Ringes 1, dessen Schnitt kanten als Dichtlippen auseinandergebogen sind. The sleeves 9, 10 consist of mutually bent halves of a split, frustoconical cross-section, in the drawing in dash-dotted lines shown inner web 20 of the PTFE ring 1 , the section edges are bent apart as sealing lips.

Beim Einbau sitzt der Gummiring 2 mit Vorspannung am Grund der Nut 4 und an der Wandung der Umfangsrille 3 und sitzen die Manschetten 9, 10 mit Vorspannung auf der abzudichten den, rotierenden Stange. Bei Druckbeaufschlagung wird, je nachdem, von welcher axialen Seite her die Druckbeauf schlagung erfolgt, die Manschette 9 oder 10 einwärts gedrückt, so daß die Dichtkanten 11, 12 mit erhöhter Spannung an die Stange angepreßt werden. Zugleich erfährt dadurch die gesamte Stangendichtung eine radial nach außen gerichtete Spreizung, wodurch auch der Anlagedruck im Bereich der vom Gummiring 2 gebildeten statischen Dichtung steigt.When installing the rubber ring 2 sits with prestress on the bottom of the groove 4 and on the wall of the circumferential groove 3 and the sleeves 9, 10 sit with prestress on the rotating rod to be sealed. When pressure is applied, depending on the axial side from which the pressure is applied, the sleeve 9 or 10 is pressed inward, so that the sealing edges 11, 12 are pressed against the rod with increased tension. At the same time, this causes the entire rod seal to expand radially outward, as a result of which the contact pressure increases in the area of the static seal formed by the rubber ring 2 .

Claims

1. Fitable in a groove rod seal for rotating rods, characterized in that in a known manner, the rod seal from a on its inner peripheral surface ( 7 ) has two circumferential sealing projections PTFE ring ( 1 ) and a rubber ring surrounding the PTFE ring ( 2 ), and that the sealing projections consist of two with respect to the radial center plane ( 8 ) of the seal V-shaped apart, tongue-shaped sleeves ( 9, 10 ) in cross section, the inner edge edges ( 11, 12 ) are designed as a lip seal.

2. Rod seal according to claim 1, characterized in that the PTFE ring ( 1 ) is provided on its peripheral surface with a circumferential groove ( 3 ) for receiving the rubber ring ( 2 ).

3. Rod seal according to claims 1 or 2, characterized in that the PTFE ring ( 1 ) has a rectangular cross section, in the groove ( 4 ) insertable base body ( 6 ) and that the sleeves ( 9, 10 ) and the circumferential groove ( 3 ) are arranged symmetrically to the radial central plane ( 8 ) of the base body ( 6 ).

4. Rod seal according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cross-sectional thickness of the sleeves ( 9, 10 ) decreases from the root ( 13 ) to the tip ( 14 ).

5. Rod seal according to claim 4, characterized in that the length of the sleeves ( 9, 10 ) between sausage ( 13 ) and tip ( 14 ) is approximately equal to the radial wall thickness of the base body ( 6 ) and that the diameter of the rubber ring ( 2 ) is approximately equal to the distance between the circumferential groove deepest ( 15 ) and the tips ( 14 ) of the sleeves ( 9, 10 ).

6. Rod seal according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sleeves ( 9, 10 ) consist of mutually bent halves of a split, frustoconically shaped inner web ( 20 ) of the PTFE ring ( 1 ), the edges ( 11, 12 ) are pre-bent as sealing lips of the dynamic seal.

7. Rod seal according to claim 6, characterized in that the sleeves ( 9, 10 ) on their outer sides ( 16 ) are concavely curved.

8. Rod seal according to claim 7, characterized in that the sleeves ( 9, 10 ) within the from the end faces ( 18, 19 ) of the base body ( 6 ) are limited space.

9. Rod seal according to claim 1, characterized in that the plastic ring ( 1 ) made of PTFE-related plastics, for. B. PFA.