DE8709644U1

DE8709644U1 - Rod seal that fits into a groove

Info

Publication number: DE8709644U1
Application number: DE8709644U
Authority: DE
Original assignee: Heute & Co 5608 Radevormwald De
Current assignee: Heute & Co 5608 Radevormwald De
Priority date: 1986-08-01
Filing date: 1987-07-14
Publication date: 1987-09-24

Description

•■ ' 114 · · ·• ■ ' 114 · · ·

GM 4695/87 - 1 -GM4695/87 - 1 -

Utility model Applicant: Today 8 Comp.

5608 Radevormwald5608 Radevormwald

tie Erfindung betrifft eine in eine Nut einpaßbare Stangendichtung für sich drehende Stangen.The invention relates to a rod seal that can be fitted into a groove 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 umschließenden 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 Dichtungrdie Vorspannung aufrecht erhalten bleibt.Rod seals require a so-called dynamic seal between the sealing element and the rotating rod and a so-called static seal between the sealing element and the cylinder surrounding the rod. At both sealing points, the sealing element must be pre-stressed against the counter surface. The sealing effect is only maintained as long as the pre-stress is maintained, even/despite wear-related abrasion in the area of the dynamic seal.

&iacgr; · ft ft · ft ·Î· ft ft · ft ·

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 anliegenden Gummiring, der an einer oder an beiden Stirnseiten durch gewebearmierte Kunststoff-Backringe abgestützt ist. Solche Stangendichtungen weisen nur eine begrenzte Dichtwirkung auf, die vornehmlich durch abriebsbedingten Verschleiß gefährdet ist.The known rod seals for rotating rods generally consist of a rubber ring that acts both as a static seal on the groove wall of the cylinder and as a dynamic seal on the rotating rod, which is supported on one or both faces by fabric-reinforced plastic backing rings. Such rod seals only have a limited sealing effect, which is primarily at risk from abrasion-related wear.

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 umschließenden ynd 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 efnen flachen keilförmigen Querschnitt auf, deren niedrigePiston seals for reciprocating pistons or rods are known (o + P oil hydraulics and pneumatics 30(1986), No. 4, page 281), which consist of an inner PTFE ring with a lip seal and a rubber O-ring that surrounds and pre-stresses the PTFE ring, which are tightly fitted into an inner groove of the piston, with the rubber ring forming the static seal and the PTFE ring the dynamic seal. In the known piston seal, the PTFE ring has a sealing lip whose height is only slightly larger than the width of the gap between the piston and the cylinder. The sealing lip has a flat, wedge-shaped cross-section, the low

&iacgr; · * · It*· t« I««*&iacgr; · * · It*· t« I««*

lit » · · I · <lit » · · I · <

I (III·· · · «9 «tI (III·· · · «9 «t

III It· I · 4 III It· I · 4

~ X — ~ X -

KeiLbasisf lache vom Druck des abzudichtenden Mediums beaufschlagt wird. Die bekannte Kolbendichtung vermag somit n.'jr in einer Axialrichtung abzudichten, wobei aber die durchgelassenen Leckagemengen noch so groß sind/ daß siindestens zwei selsher KoLbendi chtungen hintereinander am kolben vorgesehen werden müssen. Zudem ist die bekannte Kolbendichtung sehr empfindlich gegenüber verschleißbedingtem Abrieb* Diese Dichtlösung erfordert enge Spalten und eine einwandfreie Kolbenoberfläche, da das PTFE-Material gegenüber Schaden auf dem Kolben empfindlich ist. Für einen Einsatz bei sich drehenden Stangen sind diese Kolbendichtungen nicht geeigent.The wedge base surface is subjected to the pressure of the medium to be sealed. The known piston seal is therefore only able to seal in an axial direction, but the leakage quantities are still so large that at least two of the same piston seals must be provided one behind the other on the piston. In addition, the known piston seal is very sensitive to wear-related abrasion. This sealing solution requires narrow gaps and a perfect piston surface, since the PTFE material is sensitive to damage on the piston. These piston seals are not suitable for use with rotating rods.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verschleißfeste, von niedrigen bis hohen Druckdifferenzen einsetzbare Stangendichtung zu schaffen, die in beiden Richtungen, *3.h. unabhängig von der Richtung der Druckbeaufschlagung, zuverlässig abdichtet.The invention is based on the object of creating a wear-resistant rod seal that can be used from low to high pressure differences and that seals reliably in both directions, *3.h. independently of the direction of pressure application.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Stangendichtung aus einem PTFE-Ring und einem den PTFE-Ring umschließenden Gummiring besteht undThe solution to this problem is achieved according to the invention in that the rod seal consists of a PTFE ring and a rubber ring surrounding the PTFE ring and

daß der PTFE-Ring an seiner inneren UmfangsfLache zwei gegenüber der Radialebene der Dichtung V-förmig auseinander gespreizte, im Querschnitt zungenförmige Manschetten aufweist, deren 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 Rückfederungsvermögen auch bei einem gewissen Abrieb im Bereich ihrer Dichtlippen 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 gedruckt, wodurch der Anlage-druck 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 zuverlässigthat the PTFE ring has on its inner circumferential surface two tongue-shaped cuffs that are spread apart in a V-shape relative to the radial plane of the seal and whose edges are designed as lip seals. In the rod seal according to the invention, not only the rubber ring, but also, to a very considerable extent, the two V-shaped cuffs provide the necessary pre-tension for the static seal against the cylinder and for the dynamic seal against the rod, whereby the cuffs retain their resilience even in the event of a certain amount of abrasion in the area of their sealing lips or sealing edges, so that a perfect sealing effect is achieved even with low pressure differences or at the beginning of a pressure build-up. At higher medium pressure, the pressurized sleeve is pressed more strongly inwards towards a stretched position, whereby the contact pressure of the rod seal in the area of the dynamic and static sealing increases with increasing medium pressure, so that a perfect sealing effect is achieved even with high pressure differences. The rod seal according to the invention works reliably in both axial directions

• # * I I I I &iacgr;•# * I I I I &iacgr;

* I I I Il fill it ti * III I fill it ti

• i * I I «Iff &igr; MH MH • i * II «Iff &igr; MH MH

• · * Il 111 I f• · * Il 111 I f

«* ■ ti it ti t * «* ■ ti it ti t *

t t i¹· ^tti1 ·

lit ac · » · »lit ac · » · »

II· ··· · I¹ ·II· ··· · I ¹ ·

I I ·■· &Lgr; · ·II ·■· &Lgr; · ·

111 ■ Il · &bgr;* ft111 ■ Il · &bgr;* ft

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.sealing, and as a rule the arrangement of a single rod seal is sufficient. Of course, two rod seals according to the invention can also be arranged next to each other if the highest safety requirements are imposed.

In Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen werden, daß der PTFE-Ring an seiner Umfangsf lache mit einer Umfangsrille zur Aufnahme des Gummirings versehen ist. Hierdurch wird eine großflächige Anlage von PTFE-Ring und Gummiring erreicht, so daß auch längs deren Grenzflächen eine einwandfreie statische Abdichtung gegeben ist,In an embodiment of the invention, it can be provided that the PTFE ring is provided with a circumferential groove on its circumferential surface for receiving the rubber ring. This achieves a large-area contact between the PTFE ring and rubber ring, so that a perfect static seal is also provided along their interfaces.

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 Hittelebene des Grundkörpers angeordnet sind. Die Querschnittsdicke der Manschetten nimmt vortei lhafterweise von der Wurzel bis zur Spitze hin ab, wodurch die elastische Aus lenkbarkeit 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 base body with a rectangular cross-section that can be inserted into the groove and that the sleeves and the circumferential groove are arranged symmetrically to the radial center plane of the base body. The cross-sectional thickness of the sleeves advantageously decreases from the root to the tip, which increases the elastic deflectability of the sleeves and ensures that their sealing edges are constantly tightly fitted to the rod.

Il ItIi 11 << Il 4 iIl ItIi 11 << Il 4 i

•&Igr; &igr;'&iacgr; !&igr; &igr; &igr; · &igr; ti Si•&Igr;&igr;'&iacgr;!&igr;&igr;&igr; · &igr; ti Si

• ' > I · ·< t < I 4.1 Uli• ' > I · ·< t < I 4.1 Uli

Cross section cone 1truncated inner web of the PTFE

■ I ■· · · I ■ t» »■«■-«■ I ■· · · I ■ t» »■«■-«

lit It· · · ·lit It· · · ·

Weiterhin kann der Erfindung zufolge vorgesehen werden, daß die Längs 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 UmfangriI lentiefstem und den Spitzen der Manschette ist. Die Manschetten bestehen vortei lhafterweise aus auseinandergebogenen Hälften eines gespaltenen, imFurthermore, according to the invention, it can be provided that the length of the sleeves between root and tip is approximately 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 deepest part of the circumferential groove and the tips of the sleeve. The sleeves advantageously consist of bent-apart halves of a split,

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 Werkstoffe, hier Polytetrafluoräthy len, in ihre ursprüngliche Ausgangsform zurückzukehren. Zu diesem Zweck wird die aus PTFE-Material betehende ursprüngliche Kege Istumpfform erst in erkaltetem Zustand gespalten. Die Manschetten erhalten dadurch eine rückstellende Federkraft, die die Aufrechterhaltung einer Vorspannung gewährleistet.Ring, with the cut edges pre-bent as sealing lips of the dynamic seal. This type of design of the sleeves makes use of the so-called memory effect, i.e. the tendency of certain materials, in this case polytetrafluoroethylene, to return to their original starting shape. For this purpose, the original conical truncated shape made of PTFE material is only split when it has cooled down. This gives the sleeves a restoring spring force that ensures that a pre-tension is maintained.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Manschetten an ihrer Außenseite konkav gewölbt sein, so daß die Manschetten, bzw. ihre Dichtkanten bei Druckbeauf-In a further embodiment of the invention, the cuffs can be concavely curved on their outside so that the cuffs or their sealing edges can be bent when pressure is applied.

* i »f«« It Ii Ii t &igr; * i »f«« It Ii Ii t &igr;

• * C * I · I ) &igr; I• * C * I · I ) &igr; I

* &diams; * · (I 111» t · Il* &diams; * · (I 111» t · Il

• * · « I Mil I 1 » » I I I t• * · « I Mil I 1 » » I I I t

• . · · Il I I ( I I «I 4 I · «· Il I I• . · · Il II ( II «I 4 I · «· Il II

■ ■ t»· ·■ ■ t»· ·

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 I iegen.The rod seal according to the invention can be made relatively narrow if, according to a further feature of the invention, the sleeves lie within the space delimited by the front sides of the base body.

Der innere, die dynamische Dichtung bildende Kunststoff ring besteht vorzugsweise aus PTFE, jedoch kann er auch aus verwandten Kunststoffen, wie z.B. PFA gefertigt werden.The inner plastic ring forming the dynamic seal is preferably made of PTFE, but it can also be made of related plastics such as PFA.

Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nähe» erläutert.The subject matter of the invention is explained in more detail below using an embodiment shown in the drawing.

Die StangendicHtung besteht aus einem PTFE-Ring 1 und aus einem Gummi-O-Ring 2, der in einer im Querschnitt halbrunden fcille 3 an der äußeren Umfangsflache 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 imThe rod seal consists of a PTFE ring 1 and a rubber O-ring 2, which sits in a half-round groove 3 on the outer peripheral surface of the PTFE ring 1. The rod seal is fitted into an inner ring groove 4 of the cylinder 5 that accommodates the rotating rod to be sealed. The PTFE ring 1 consists of a

«4 **tt It ti It t «4 **tt It ti It t

j i i i iy i i i i

t It ti It t I 4 j · i i i i I t It ti It t I 4 j · iiii I

i «a tit« ·· »··· I *«··** I < · · · f * tilt*« · t It « ti «a tit« ·· »··· I *«··** I < · · · f * tilt*« · t It « t

Querschnitt etwa rechteckigen GfUhdkörpef 6/ an dessen ÄuDenumfäng die RiLLe 3 vorgesehen ist und der an seiner inneren Umfangsflache 7 zwei gegenüber der Rädialmittelebene 8 der Stangendichtung V-förmig auseinandergespreizte, i% Querschnitt »ungenförmige Manschetten 9, 10 äufweisty deren innenliegende Rändkanten 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 U ist etwa gleich der radialen Wandstärke des Grundkörpors 6, und der Durchmesser des Gummiringes 2 ist etwa gleich dem Abstand zwischen dem UmfangriI lentiefsten 15 und den Spitzen U 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.A rubber body 6 of approximately rectangular cross-section, on whose outer circumference the groove 3 is provided and which has on its inner circumferential surface 7 two sleeves 9, 10 of a V-shaped cross-section, spread apart from the radial center plane 8 of the rod seal, the inner edge 11, 12 of which come into contact with the rod to be sealed as a lip seal. 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 U 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 deepest circumferential groove 15 and the tips U of the sleeves. The sleeves 9, 10 are concave on their outer sides 16 and convex on their inner sides 17. Both sleeves 9, 10 are located within the space delimited by the end faces 18, 19 of the base body 6, and the entire rod seal is designed symmetrically to its radial center plane 8.

Die Manschetten 9, 10 bestehen aus auseinandergebogenen Hälften eines gespalteten, im Querschnitt kegelstumpfförmigen, in der Zeichnung in strichpunktierten Linien gezeigten Innensteges 20 des PTFE-Ringes 1, dessen Schnittkanten als Dichtlippen auseinandergebogen sind.The sleeves 9, 10 consist of bent-apart halves of a split, frustoconical-shaped inner web 20 of the PTFE ring 1, shown in dash-dotted lines in the drawing, whose cut edges are bent apart to form sealing lips.

I tit · · ·I tit · · ·

II ■ 1 Il · &eacgr; « «
• · ' I · * iII ■ 1 Il · &eacgr; « «
• · ' I · * i

- 9- 9

Beim Einbau sitzt deP Gummi ring 2 mit Vorspannung am Grund der Nut 4 und an der Wandung dar UmfangsriLLe 3 und sitzen die Manschetten 9, 10 mit Vorspannung auf der abzudichtenden, rotierenden Stange. Bei Druckbeäufsch lägung 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 Stetige 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.During installation, the rubber ring 2 is pre-tensioned at the base of the groove 4 and at the wall of the circumferential groove 3 and the sleeves 9, 10 are pre-tensioned at the rotating rod to be sealed. When pressure is applied, depending on
depending on which axial side the pressure is applied*
the sleeve 9 or 10 inwards
pressed so that the sealing edges 11, 12 with increased
Tension is pressed against the continuous line. ZugLeich experiences
This causes the entire rod seal to expand radially outwards, which also increases the system pressure in the
area of the static seal formed by the rubber ring 2 increases.

• · &igr;
* * ■• · &igr;
* * ■

Claims

GM4695/87 - 1 -

1. Rod seal for rotating rods that can be fitted into a groove, characterized in that the rod seal consists of a PTFE ring (1) and a rubber ring (2) surrounding the PTFE ring, and that the PTFE ring (1) has on its inner circumferential surface (7) two collars (9, 10) that are spread apart in a V-shape relative to the radial center plane (8) of the seal and have a tongue-shaped cross-section, the inner edges (11, 12) of which are designed as lip seals.

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

3. Sealing device according to claims 1 or 2, characterized in that the PTFE ring (1) has a base body (6) which is rectangular in cross section and can be inserted into the groove (4) and that the sleeves (9, 10) and the circumferential groove (3) are arranged symmetrically to the radial center plane (8) of the base body (6).

41 «ti· 4 » t 4 41 i I

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 root (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 lowest (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 bent-apart halves of a split, truncated, conical cross-section inner web (20) of the PTFE ring (1), the edges (11, 12) being pre-bent as sealing lips of the dynamic seal.

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

Ii Uli il Ii t« <

# · ttltfl *
11 i « ii i *n *

• * * · 4 »■»· 1*1

I ilk · » · t * * t ■* · *

(ill &igr; · ·· 4 6 t* &diams;

t AAa *« ft

StarigendikKtUng according to claim 7, characterized in that the sleeves (9, 10) are located within the space delimited by the end faces (18, 19) of the base body (6).

9. Rod seal according to claim 1, characterized in that the plastic ring (1) consists of PTFE-related plastics, e.g. PFA.