DE1260247B

DE1260247B - Resilient, deformable sealing ring

Info

Publication number: DE1260247B
Application number: DE1962P0029456
Authority: DE
Inventors: Wells Jerome Horvereid
Original assignee: Precision Associates Inc
Current assignee: Precision Associates Inc
Priority date: 1962-05-22
Filing date: 1962-05-22
Publication date: 1968-02-01

Description

Federnder, deformierbarer Dichtring Die Erfindung bezieht sich auf einen federnden, deformierbaren Dichtring von praktisch rechteckigem Querschnitt, der an zwei gegenüberliegenden Seiten auf statischen Druck beansprucht wird, während die dritte und gegebenenfalls die vierte Seite einem Gleitdruck ausgesetzt ist, wobei jede Statikdruckseite mit jeder Gleitdruckseite eine gemeinsame Lippe bildet und die Gleitdruckseite eine Einnehmung zwischen den beiden Ecklippen aufweist.Resilient, deformable sealing ring The invention relates to a resilient, deformable sealing ring with a practically rectangular cross-section, which is subjected to static pressure on two opposite sides, while the third and possibly the fourth side is exposed to sliding pressure, each static pressure side forming a common lip with each sliding pressure side and the sliding pressure side has a recess between the two corner lips.

Bei diesen bekannten Ringen besteht die Gefahr, daß die Dichtlippen bei einer höheren Druckbeaufschlagung durch das Anpressen des Ringes mit seiner druckseitig abgewandten Statikseite gegen die den Ring abstützende Nutflanke umgebogen oder zerquetscht werden, so daß sie unbrauchbar werden.With these known rings there is a risk that the sealing lips at higher pressurization by pressing the ring with its The static side facing away from the pressure side is bent over against the groove flank supporting the ring or crushed to make them unusable.

Auch besteht die Gefahr, daß eine auf der druckabgewandten Seite befindliche Lippe in den Dichtungsspalt gepreßt und dadurch beschädigt wird.There is also the risk that one is located on the side facing away from the pressure Lip is pressed into the sealing gap and thereby damaged.

Diesen Nachteilen kann in der Regel nicht dadurch begegnet werden, daß die Dichtlippen verstärkt werden, denn dann besteht die Gefahr, daß sie bei geringen Anpreßdrücken zu steif sind.As a rule, these disadvantages cannot be countered by that the sealing lips are reinforced, because then there is a risk that they at low contact pressures are too stiff.

Erfindungsgemäß werden diese aufgezeigten Nachteile der bekannten Ringe dadurch vermieden, daß die Statikdruckseiten zwei Einnehmungen zwischen den Ecklippen aufweisen, daß zwischen diesen Einnehmungen jedoch je ein relativ steifer Abstützteil mit nach außen gerichteter Fläche zur Aufnahme des statischen Anlagedruckes angeordnet ist, wobei die Abstützteile derart steif und breit ausgebildet sind, daß sie im Betrieb den Ring abstützen, ohne daß die Lippen sich umbiegen oder zerquetscht werden.According to the invention, these disadvantages are identified as the known ones Rings avoided by the fact that the static pressure sides two recesses between the Have corner lips that between these recesses, however, a relatively stiffer one Support part with surface facing outwards to absorb the static system pressure is arranged, wherein the support parts are so stiff and wide, that they support the ring during operation without bending or crushing the lips will.

Diese Abstützteile entlasten die Lippen und verhindern, wenn ein Druck auf den Ring ausgeübt wird, daß die empfindlichen und beweglichen Lippen umgebogen und zerquetscht werden. Die Lippen dienen daher lediglich dazu, jederzeit eine gute Abdichtung zu bewirken. Sie sind auch dann gegen Zerquetschen und Zusammendrücken gesichert, wenn ein hoher Druck auf die Dichtung ausgeübt wird.These support parts relieve the lips and prevent any pressure exerted on the ring so that the sensitive and movable lips are bent and get crushed. The lips therefore only serve to keep a good one at all times Effect sealing. Even then, they are against crushing and squeezing secured when high pressure is applied to the seal.

Die deutsche Auslegeschrift 1082 463 sowie die USA.- Patentschriften 2 841 429, 3 007 723 und Re 24 332 offenbaren zwar im wesentlichen rechteckige Dichtringe mit dichtenden Ecklippen und Einnehmungen zwischen diesen, jedoch weist keiner relativ steife Abstützteile mit nach außen gerichteter breiter Fläche an den Statikseiten auf. Daher ist es bei den bekannten Einrichtungen konstruktiv bedingt, daß die Lippen selbst eine ausreichende Steifigkeit haben müssen, um das Zerquetschen oder Zusammendrücken des Dichtringes während des Betriebes zu vermeiden. Es leuchtet ein, daß steife und dichte Ecklippen niemals als gute und wirkungsvolle Dichtungen innerhalb eines großen Druckbereiches wirken können.The German Auslegeschrift 1082 463 and the USA patents 2 841 429, 3 007 723 and Re 24 332 disclose essentially rectangular sealing rings with sealing corner lips and recesses between these, but none has relative Rigid support parts with a wide area facing outwards on the static sides on. Therefore, it is constructive in the known devices that the lips themselves must have sufficient rigidity to withstand being crushed or compressed of the sealing ring during operation. It stands to reason that stiffness and tight corner lips are never good and effective seals within one large pressure area can act.

Die Dichtringe nach der deutschen Auslegeschrift 1082 463 und der USA.-Patentschrift 2 84.1429 weisen lediglich an ihren wahlweise zum Gleiten bestimmten Innen- und Außenumfangsseiten zwischen den Dichtlippen zwei Einnehmungen mit zwischen diesen liegenden, relativ schmalen, abgerundeten Abstützteilen auf. Ein Verquetschen der von der Druckseite abgewandten Dichtlippen vermögen sie wegen ihrer Anordnung auf den Gleitseiten nicht zu verhindern.The sealing rings according to the German Auslegeschrift 1082 463 and the US Pat. No. 2 84.1429 only point at their optional sliding ones Inner and outer circumferential sides between the sealing lips two recesses with between these lying, relatively narrow, rounded support parts. A crush of the sealing lips facing away from the pressure side, they are able to do so because of their arrangement on the sliding sides cannot be prevented.

Durch die USA.-Patentschrift 2 841429 sind weiterhin Dichtringe bekannt, die nur an den Ecken zwischen einer Statikseite und den möglichen Gleitseiten Dichtlippen aufweisen,. während die andere Statikseite als ebene, breite Abstützfläche ausgebildet ist. Auch diese Ringe vermögen das erfindungsgemäße Problem nur teilweise zu lösen; denn sie sind nur bei einer Druckbelastung von der Lippenseite, jedoch nicht von der anderen Statikseite her anwendbar, während die erfindungsgemäßen Ringe bei Druckbeaufschlagung von jeder Statikseite her einsetzbar sind.Sealing rings are also known from the USA patent 2 841429, the sealing lips only at the corners between a static side and the possible sliding sides exhibit,. while the other static side is designed as a flat, wide support surface is. These rings are also only able to partially solve the problem according to the invention; because they are only under pressure from the lip side, but not from the other static side applicable, while the rings according to the invention when pressurized can be used from every static side.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen, worin gleiche Bezugsziffern auf dieselben Teile durch sämtliche Schnitte hindurch verweisen, beispielsweise beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Dichtring gemäß der Erfindung, F i g. 2 einen vergrößerten Querschnitt längs der Linie II-II der F i g. 1, wobei der Krümmungsradius an den Nasen der Lippen- und Rippenteile durch Kreise mit gestrichelten Linien dargestellt ist, F i g. 3 einen vergrößerten Querschnitt ähnlich F i g. 2, der eine Abwandlung der Erfindung darstellt, wobei die Nasenteile wesentlich schärfer ausgebildet sind, F i g. 4 eine weitere Abwandlung der Erfindung, wobei die Rippenteile fortgelassen und durch flache Einnehmungen ersetzt worden sind, F i g. 5 ein gebogenes Segment einer alternativen Ausführungsform der Erfindung in einer Darstellung, bei der die Statikdruckseite und die Gleitdruckseite des Dichtungsringes gegenüber F i g. 2 um 90° verdreht sind, F i g. 6 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Ringsegmentes gemäß F i g. 5 längs der Linien VI-VI. Der in F i g. 1 dargestellte Dichtring 10 ist aus geeignetem Material, wie z. B. synthetischem Gummi hergestellt, welcher federnd und deformierbar innerhalb solcher Grenzen ist, daß er eine gute Dichtwirkung sowohl unter hohen als auch unter niedrigen Drücken ausübt.The invention is described below in connection with the drawings, wherein like reference numbers refer to the same parts through all sections refer, for example, described. It shows F i g. 1 is a plan view on a sealing ring according to the invention, F i g. 2 shows an enlarged cross section along the line II-II of FIG. 1, where the radius of curvature at the noses of the lip and rib parts are represented by circles with dashed lines, FIG. 3 an enlarged cross-section similar to FIG. 2, which is a modification of the invention represents, wherein the nose parts are formed much sharper, F i g. 4 one Another modification of the invention, wherein the rib parts are omitted and flat Ingestions have been replaced, F i g. 5 a curved segment of an alternative Embodiment of the invention in a representation in which the static pressure side and the sliding pressure side of the sealing ring opposite F i g. 2 are rotated by 90 °, F i g. 6 is an enlarged cross-sectional view of the ring segment according to FIG. 5 lengthways the lines VI-VI. The in F i g. 1 shown sealing ring 10 is made of a suitable material, such as B. synthetic rubber, which is resilient and deformable within such limits is that it has a good sealing effect both under high and under exerts low pressures.

Sein Querschnitt weist keine Hohlräume auf und ist im allgemeinen rechteckig, wodurch die Deformierbarkeit während des Betriebes vermindert wird.Its cross-section has no voids and is generally rectangular, which reduces the deformability during operation.

Der Ring 10 gemäß Erfindung soll mit einander gegenüberliegenden Flächen Druck aufnehmen und hauptsächlich in den Ecken dichten. Durch die Stoßteile 20 werden die druckaufnehmenden Flächen 21 gebildet, und es wird eine Sekundärdichtwirkung ausgeübt; zwischen den Ecken und den Stoßteilen ergeben sich putenförmige Einnehmungen 22, die ein Schmiermittel aufnehmen und sich unter Druck schließen können. Die Ecklippen 13 sind zwecks Dichtwirkung dünn und flexibel gehalten.The ring 10 according to the invention is intended to have opposing surfaces Take up pressure and seal mainly in the corners. By the push parts 20 are the pressure-receiving surfaces 21 are formed, and there becomes a secondary sealing effect exercised; There are turkey-shaped recesses between the corners and the joint parts 22 that can hold a lubricant and close under pressure. The corner lips 13 are kept thin and flexible for the purpose of sealing.

Der Ring 10 ist erfindungsgemäß mit zwei verschiedenen Arten von Flächen versehen (s. F i g. 2), wobei die eine die Gleitdruckseite 11 und die andere die Statikdruckseite 12 darstellt. Die Druckseiten 11 und 12 bilden zueinander einen Winkel, der normalerweise volle 90° beträgt, jedoch sind auch Fälle denkbar, wo die Gleitdruck- und Statikdruckseiten nicht senkrecht aufeinanderstehen. Die Statikdruckseite 12 wird im Betrieb ausschließlich einer Kompressionskraft ausgesetzt, wobei der Ring in üblicher Weise in der Ringnut eines der nicht dargestellten, gegeneinander abzudichtenden Maschinenteile angeordnet ist, und wird durch den Druck des abzudichtenden Mediums gegen die Wand dieser Nut gepreßt. Die Gleitdruckseite 11 kann einen Druck auf eine relativ bewegliche, nicht dargestellte Fläche ausüben und ist auch Reibungskräften ausgesetzt. Die Dichtlippen 13 begrenzen auch die Gleitdruckseiten 11 und enden in Nasen 14. Jede der Nasen 14 weist Seiten 15 auf, welche nach innen etwas divergieren können, um am vorderen Ende eine angemessene Flexibilität sicherzustellen, ohne daß die Ecklippen selbst abknicken können. Buckel 16 können vorgesehen sein, doch müssen die Seiten 15 so divergieren, daß sich der Buckel 16 nur gemeinsam mit der ganzen Seite 15 gegen eine abzudichtende Oberfläche anlegt. Bei dem Ring gemäß F i g. 1 ist die Gleitdruckseite 11 gleichfalls mit einem überhöhten Teil versehen, nämlich der Rippe 17, die zwischen den Ecklippen 13 gebildet ist und mit diesen ein Paar von flachen Nuten 18 bildet, welche ein Schmiermittel aufnehmen können. Die Rippe 17 ist mit einer Nase 19 versehen, welche denselben ,Krümmungsradius an ihrem äußersten Teil wie die Nase 14 der in der Ecke gelegenen Ecklippen 13 aufweist. Es ist vorteilhaft, die Rippe 17 etwas einwärts von der Linie, die durch den äußersten Teil der in der Ecke gelegenen Dichtungslippen gezogen ist, zu halten, so daß während des Betriebes die Rippe nur dann einen Reibungswiderstand erzeugt, wenn die Ecklippen so stark deformiert sind, daß deshalb die Nase 19 der Rippe 17 die gleitende Fläche zu berühren beginnt. Im Betrieb wird der Ring etwas zusammengepreßt, und die Ecklippen 13 werden etwas deformiert, wodurch ein guter Kontakt bei gleichzeitig keinem oder einem niedrigen Druck sichergestellt wird; die Reibung ist deshalb sehr gering. Wenn der Ring von gegenüberliegenden Seiten her stark zusammengepreßt wird, so kommt die Rippe 17 in Berührung mit der zu dichtenden Oberfläche und nimmt mehr und mehr Kräfte auf, wobei aber trotzdem die gesamte berührende Oberfläche der Gleitdruckseite des Ringes nicht übermäßig anwächst.According to the invention, the ring 10 is provided with two different types of surfaces (see FIG. 2), one representing the sliding pressure side 11 and the other representing the static pressure side 12 . The pressure sides 11 and 12 form an angle to one another which is normally a full 90 °, but cases are also conceivable where the sliding pressure and static pressure sides are not perpendicular to one another. The static pressure side 12 is exclusively subjected to a compression force during operation, the ring being arranged in the usual way in the annular groove of one of the machine parts not shown, to be sealed against each other, and is pressed against the wall of this groove by the pressure of the medium to be sealed. The sliding pressure side 11 can exert a pressure on a relatively movable surface, not shown, and is also exposed to frictional forces. The sealing lips 13 also delimit the sliding pressure sides 11 and terminate in lugs 14. Each of the lugs 14 has sides 15 which can diverge slightly inward to ensure adequate flexibility at the front end without the corner lips themselves being able to kink. Bumps 16 can be provided, but the sides 15 must diverge in such a way that the boss 16 only rests together with the entire side 15 against a surface to be sealed. In the case of the ring according to FIG. 1, the sliding pressure side 11 is likewise provided with an elevated part, namely the rib 17 which is formed between the corner lips 13 and with these forms a pair of shallow grooves 18 which can receive a lubricant. The rib 17 is provided with a nose 19 which has the same radius of curvature at its outermost part as the nose 14 of the corner lips 13 located in the corner. It is advantageous to keep the rib 17 slightly inward of the line drawn through the outermost part of the sealing lips located in the corner so that during operation the rib only creates frictional resistance if the corner lips are so severely deformed that is why the nose 19 of the rib 17 begins to contact the sliding surface. In operation, the ring is compressed somewhat and the corner lips 13 are somewhat deformed, as a result of which good contact is ensured with no or low pressure at the same time; the friction is therefore very low. When the ring is strongly compressed from opposite sides, the rib 17 comes into contact with the surface to be sealed and takes up more and more forces, but the entire contacting surface of the sliding pressure side of the ring does not increase excessively.

Die Gleitdruckseiten 11 haben je eine Ecklippe 13 mit einer der Statikdruckseiten 12 gemeinsam. Da der Dichtungsring entweder außen oder innen an einer beweglichen Fläche anliegen soll, wie z. B. an der Außenseite eines Kolbens oder an der Innenseite eines Zylinders (nicht dargestellt), ist es vorteilhaft, die Gleitdruckseiten 11 innen und außen und die Statikdruckseiten 12 oben und unten symmetrisch auszubilden. Daher ist die Dichtwirkung immer dieselbe, gleichgültig, ob die Gleitdruckseite innen oder außen liegt.The sliding pressure sides 11 each have a corner lip 13 with one of the static pressure sides 12 together. Since the sealing ring either outside or inside on a movable Surface should be applied, such as B. on the outside of a piston or on the inside of a cylinder (not shown), it is advantageous to use the sliding pressure sides 11 to form inside and outside and the static pressure pages 12 top and bottom symmetrically. Therefore, the sealing effect is always the same, regardless of whether the sliding pressure side inside or outside.

Der Abstützteil20 kann mit einer flachen Oberfläche 21 im wesentlichen in oder etwas außerhalb der Ebene liegen, welche die Nasen 14 der Ecklippen 13 berühren. Wenn statischer Druck auf den Abstütztei120 wirkt, werden die Verformkräfte durch den gesamten Körper des Ringes hindurch übertragen. Der Ring kann jedoch nicht zerquetscht, noch können die Ecklippen 13 so weit deformiert werden, daß sie nicht mehr dichten.The support part 20 can have a flat surface 21 substantially lie in or slightly outside the plane which the lugs 14 of the corner lips 13 touch. When static pressure acts on the support i120, the deformation forces are carried out transmitted through the entire body of the ring. However, the ring cannot be crushed, nor can the corner lips 13 be deformed to such an extent that they no longer seal.

In einigen Fällen mag es erwünscht sein, die Flexibilität der Ecklippen 13 und der Rippen 17 zu erhöhen, z. B. um erhöhte Dichteigenschaften bei sehr geringen Drücken zu erzielen, während gleichzeitig die Eigenschaft der Dichtung, wirkungsvoll bei hohen Drücken zu arbeiten, erhalten bleiben soll. In diesem Fall kann der Querschnitt nach F i g. 3 ausgebildet werden, wo die Nase 23 der Ecklippen 13 und Nase 24 der Rippe 17 zugespitzt worden sind, indem die Krümmungsradien vermindert wurden. Der Abstützteil 20 und die Einnehmungen 18 und 22 besitzen jedoch die gleiche Ausbildung wie im vorigen Ausführungsbeispiel, und die zuvor erwähnte Dichtwirkung wird, ohne das Material zu zerquetschen oder zu knicken, in der alternativen Ausbildung genau wie in der erstbeschriebenen Ausbildung erhalten.In some cases it may be desirable to increase the flexibility of the corner lips 13 and the ribs 17, e.g. B. to achieve increased sealing properties at very low pressures, while at the same time the property of the seal to work effectively at high pressures should be retained. In this case, the cross-section according to FIG. 3 are formed, where the nose 23 of the corner lips 13 and nose 24 of the rib 17 have been tapered by reducing the radii of curvature. The support part 20 and the recesses 18 and 22, however, have the same design as in the previous exemplary embodiment, and the aforementioned sealing effect is obtained in the alternative design exactly as in the first-described design without crushing or kinking the material.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist die Statikdruckseite 12 gleich ausgebildet wie in demjenigen nach F i g. 2. Die Gleitdruckseite ist, wie bei 25 dargestellt, jedoch anders ausgebildet. Die Rippen sind weggelassen und durch eine weite niedrige Nut 26 ersetzt, welche Schmierflüssigkeit aufnehmen kann. Es sei erwähnt, daß die Querschnittsausbil- Jung immer und so auch hier allgemein rechteckig ist und daß ein beachtlicher Querschnittsbereich des Ringkörpers erhalten bleibt, um einer Deformierung entgegenzuwirken.In the embodiment according to FIG. 4, the static pressure side 12 is designed in the same way as in that according to FIG. 2. The sliding pressure side, as shown at 25, is, however, designed differently. The ribs are omitted and replaced by a wide, low groove 26 which can receive lubricating fluid. It should be mentioned that the cross-sectional design is always generally rectangular and that a considerable cross-sectional area of the ring body is retained in order to counteract any deformation.

In den Ausführungsbeispielen nach F i g. 5 und 6 entsprechen die Gleitdruckseiten 27 den Gleitdruckseiten 11 der zuerst erwähnten Ausbildungsform der Erfindung, und die Statikdruckseite 28 stimmt mit der Statikdruckseite 12 der ersten Ausbildungsform überein. Der Querschnitt ist jedoch um 90° gedreht, und die Abstützteile 29 und 30 liegen entsprechend an den äußeren und inneren Umfangsflächen des Ringsegmentes 31, wie es in F i g. 5 dargestellt ist. Die Gleitdruckseiten 27 liegen nun, wie in F i g. 6 dargestellt, in den Stirnflächen des Ringes. Diese Ausführungsform ist besonders für die Abdichtung bei gleitenden oder rotierenden Platten oder Ventilen geeignet, bei welchen die Bewegung an der flachen Seite des Ringes und nicht an der äußeren oder inneren Umfangsfläche stattfindet. Die Abstützteile 29 und 30 haben dieselbe Funktion, wie zuvor beschrieben.In the exemplary embodiments according to FIG. 5 and 6 correspond to the sliding pressure pages 27 the sliding pressure pages 11 of the first-mentioned embodiment of the invention, and the static pressure side 28 agrees with the static pressure side 12 of the first embodiment match. However, the cross section is rotated by 90 °, and the support parts 29 and 30 are correspondingly on the outer and inner circumferential surfaces of the ring segment 31, as shown in FIG. 5 is shown. The sliding pressure pages 27 are now how in Fig. 6 shown in the end faces of the ring. This embodiment is especially for sealing sliding or rotating plates or valves suitable where the movement is on the flat side of the ring and not on the outer or inner peripheral surface takes place. The support parts 29 and 30 have same function as previously described.

Wegen seiner geringen Verformbarkeit kann für den erfindungsgemäßen Ring ein relativ harter Gummi verwendet werden. Dadurch wird wiederum die Reibung vermindert, und die Vorteile, die durch die Ecklippen und durch den dazwischen angeordneten Abstützteil in dem Dichtring nach der Erfindung erzielt werden, treten noch stärker in Erscheinung. Diese Vorteile sind besonders wichtig für Anwendungsfälle mit dynamischer (hin- und hergehender oder rotierender) Gleitbewegung der gegeneinander abzudichtenden Teile. Der Dichtungsring nach der Erfindung kann, wie sich herausgestellt hat, aber auch gut ohne Änderung in seinem Aufbau für rein statische Dichtung zwischen Teilen dienen, die dazu bestimmt sind, ein Durchsickern von Flüssigkeit zu verhindern.Because of its low deformability can be used for the invention Ring a relatively hard rubber can be used. This in turn increases the friction diminished, and the advantages provided by the corner lips and by the interposed Support part can be achieved in the sealing ring according to the invention, occur even more strongly in appearance. These advantages are particularly important for use cases with dynamic (reciprocating or rotating) sliding movement of the one to be sealed against each other Parts. The sealing ring according to the invention can, as has been found, but also good without any change in its structure for purely static sealing between parts designed to prevent liquid from seeping through.

Claims

Claims: 1. Resilient, deformable sealing ring of practically rectangular cross-section, which is subjected to static pressure on two opposite sides, while the third and possibly the fourth side is exposed to sliding pressure, each static pressure side forming a common lip with each sliding pressure side and the sliding pressure side has a recess between the two corner lips, characterized in that the static pressure sides (12, 28) have two recesses (22) between the corner lips (13, 23, 32), but that between these recesses (22) each has a relatively stiffer one Support part (20, 29, 30) is arranged with an outwardly directed surface for receiving the static contact pressure, the support parts (20, 29, 30) being so stiff and wide that they support the ring during operation without the lips (13, 23, 32) bend or get crushed.

2. Sealing ring according to claim 1, characterized in that the static pressure sides (28) on the inner and outer peripheral surfaces of the ring are located.

3. Sealing ring according to claim 1, characterized in that the static pressure sides (12) are on the short sides of the sealing ring.

4. Sealing ring according to claim 1, characterized in that the support parts (20, 29, 30) extend outwards at least as far as the pair of corner lips (13, 23, 32) extend. Considered publications: German Auslegeschrift No. 1082 463; U.S. Patents Nos. 2,841,429, 3,007,723, Re 24 332.