JP2012145232A

JP2012145232A - 機械的シャフトシールの装置

Info

Publication number: JP2012145232A
Application number: JP2012102274A
Authority: JP
Inventors: Kari Laitinen; ライチネン、カリ
Original assignee: John Crane Safematic Oy
Current assignee: John Crane Safematic Oy
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2012-08-02
Also published as: BRPI0507535B1; FI20045031L; PL1718889T3; CN1918413A; EP1718889B1; AU2005210783B2; NZ549631A; AU2005210783A1; PT1718889E; EP1718889A1; US20070170655A1; FI117108B; FI20045031A0; JP2007522412A; CA2555354A1; US7694977B2; ZA200606562B; BRPI0507535A; CA2555354C; WO2005075861A1

Abstract

【課題】シャフトシールに含まれる、シャフトからトルクを伝える部品の摩耗または破損を防止する。
【解決手段】機械的シャフトシールの装置は、フレーム（１３）に関してシャフト（１４）と共に回転する少なくとも一つのシール部品（１、２）およびこのフレーム（１３）におよび／またはそれに関して回転不能な別のフレーム部品（３）に締結した少なくとも一つのシール部品（４）を含む。この装置は、このフレーム（１３）に関して回転するこのシール部品（１、２）および／またはこの回転シール部品（１、２）を結合するように配置した少なくとも一つの追加部品（７）、並びにこのフレーム（１３）およびそれに関して回転不能なこのシール部品（８）を結合し且つこのフレーム（１３）に関するこのシール部品（８）の回転を防ぐように配置した少なくとも一つの追加部品（８）も含む。これらの追加部品（７、８）の少なくとも１組が記憶金属要素である。
【選択図】図１

Description

この発明は、機械的シャフトに於ける請求項１の前文による装置に関し、更に詳しくは、機器のフレームに関してシャフトと共に回転する少なくとも一つの摺動面部品、このフレームにおよび／またはそれに関して回転不能な別のフレーム部品に締結した少なくとも一つの摺動面部品、このフレームに関して回転するこの摺動面部品を、この回転運動をシャフトから摺動面部品へ伝達するために、このシャフトにおよび／またはこのシャフトに締結し且つそれと共に回転する少なく一つの挿入部品に結合するように配置した、少なくとも一つの追加部品、並びにこのフレームに関して回転不能な摺動面部品を、この摺動面部品のフレームに関する回転を防ぐために、このフレームに、または少なくとも、このフレームに結合した一つの挿入部品に、結合するように配置した少なくとも一つの追加部品を含み、このフレームに関して回転するこの摺動面部品およびこの非回転摺動面部品が互いに押付け合う摺動面を備える機械的シャフトシールの装置に関する。

既知の機械的シャフトシールは、典型的に、この機器のフレームに関して回転するシャフトに締結した、少なくとも一つの回転摺動面部品、およびこの機器のフレームまたは別のフレーム部品に締結した、少なくとも一つの回転不能摺動面部品を含む。これらのシャフトシールは、このフレームに関する回転を防止または転換する別の追加部品、作動中これらの摺動面の相互接触を保証する少なくとも一つのばね、このばねの力を他の部品へ向けさせる少なくとも一つの挿入部品も含む。その上、このシャフトシールは、上述の部品間の隙間を封止するために使う、別の補助シールを含むかも知れない。

作動中、互いに対して押付けた、この機械的シャフトシールの摺動面部品の摺動面は、互いに対して回転し、一方一つの摺動面部品は、この機器のシャフトと共に回転し、および一方他の摺動面部品は、この機器のシャフトまたは別のフレーム部品に回転不能に締結されたままである。これらの摺動面の用途は、この機器のフレームに関して回転するシャフトとこのフレームの間の隙間である。作動するとき、摩擦力が互いに対して回転する機械的シャフトシールの部品の平面間に働き、この摩擦力は、これらの部品が互いに接触するようになるときに生じる。一般的な状態に依って、この機器内部の媒体または特にこの用途を意図した、この機械的シャフトシールの内部に案内すべき媒体がこの機械的シャフトシールの摺動面部品の平面を冷却および潤滑する。この媒体の目的は、これらの回転平面間に浸透すること、およびこれらの平面間に加わる摩擦力を減らすこと、およびそれによってこの機械的シャフトシールの摺動面部品の平面上の摩擦力によって生じる熱エネルギーの発生を減らすことである。

そのような機械的シャフトシールの回転摺動面部品は、このシャフトシールに含まれ且つこの目的に設計された追加部品によって、またはこのシャフトの回転によって生じるトルクをこの機械的シャフトシールの回転摺動面部品へ伝える機械加工特別品によって、この機器のシャフトに結合され、それでこの部品がこのシャフトと共に回転する。対応して、この非回転追加部品は、この機械的シャフトシールに含まれ且つこの目的に設計された部品によって、またはこの非回転摺動面が、このシャフトと共に回転するこの摺動面部品によってそれに導かれる摩擦力のために伝えられるトルクの衝撃によってこのフレームまたは別のフレーム部品に関して回転するのを防ぐ機械加工特別品によって、この機器にまたは別のフレーム部品に結合される。

上記の装置の問題は、このシャフトシールに含まれる、この機器のシャフトからトルクを伝える追加部品または機械加工特別品が、トルクを一つの部品から他の部品へ、例えば、この摺動面部品へ伝える点で、摩耗に曝されまたは破損されることである。同じ問題が非回転であることを意図する部品に関して、この非回転部品をこの機器にまたは別のフレーム部品にロックする点で知られている。この機械的シャフトシールのこの非回転部品の平面とこの回転部品の間に生じる摩擦力によって起るトルクが、この機器のシャフトの回転運動をこの機械的シールの回転部品へ伝える、またはこの機械的シャフトシールの非回転部品にこの摩擦力によって発生するトルクによって生じる回転運動を防ぐために使われる傾向がある、この追加部品または機械加工特別品を摩耗し且つ破損する。この現象は、この機械的シールがこの回転軸とこの機器の静的部品の間の隙間を封止するために計画した通りにもう作動しないような方法で、この機械的シャフトシールを早期損傷させる。その上、このトルクは、この機械的シールの摺動面部品の摺動面を、この機械的シールがもう計画通りに作動しないように変形させる。

この発明の目的は、上記の問題を解決するための、請求項１の前文による装置を提供することである。

この発明のこの目的は、この軸の回転トルクを伝達するように配置した少なくとも一つの追加部品および／またはトルクを受ける少なくとも一つの追加部品が材料の可逆変形の限界内で曲るように構成した記憶金属要素であることを特徴とする装置によって達成される。
この発明の好適実施例は、従属請求項に開示してある。

この発明の考え方は、この機械的シャフトシールの回転部品のトルクを伝達する追加部品または機械加工特別品およびこの非回転部品の回転を防ぐ追加部品または機械加工特別品を、材料の可逆変形の限界内で曲るように構成した上記記憶金属要素の部品を形成することによって実現することである。そのような記憶金属は、この金属をトルクの影響下に置いたとき、他の普通の金属に比べて数倍も大きい可逆変形を備えると見做されている、この材料の超弾性として知られる特性から知られている。

この発明の方法およびシステムは、この機械的シャフトシールの回転部品のトルクの伝達および非回転部品の回転防止を記憶金属要素を使ってトルクを伝達する若しくはトルクを受ける追加部品として、または機械加工特別品として実現することが、これらの摺動面部品の摺動面の変形は勿論、摩耗および破損を減少するような利点をもたらす。その上、この発明の解決策は、既に利用できるシャフトシールおよび新しいシャフトシールに利用できる。
以下に、この発明を、添付の図面を参照して好適実施例によって説明する。

本発明に従ってトルクを伝達する部品を利用する典型的シャフトシールの構造を示す。

図１を参照すると、本発明による解決策で改善してある、ある種の先行技術の機械的シャフトシールが示してある。図１によるそのようなシャフトシールを使って、フレーム１３またはフレーム部品３に入りそれに対して回転するシャフト１４とこのレーム１３またはフレーム部品３の間の隙間を封止する。本実施例によるそのようなシールは、シャフト１４と共に回転し且つそれにねじ１０または別の類似の固定具で締結してある、シャフト１４に締結した挿入リング１を含む。摺動面部品２がこの挿入リング１に締結または結合してあり、この摺動面部品２は、シャフト１４の縦方向に対して実質的に垂直に配置してあり且つこのシャフト１４と共に回転する摺動面１５を備える。この挿入リング１および摺動面部品２は、この実施例では引抜きピン７である、追加部品７で一緒に結合してある。この引抜きピン７は、シャフト１４の回転運動を挿入部品１から摺動面部品２へ伝え、それらは、この発明によれば、形状記憶金属要素で作ってある。図１によれば、上述の挿入部品１、摺動面部品２および引抜きピン７を形成する実体の数は２で、その一つは、媒体１１を備えるこの機器のフレーム１３の内側シャフトスペースに配置してあり、他の一つは、このフレーム１３の外側に配置してある。

それで、シャフト１４は、この機器のフレーム１３にそれに配置してある開口から入り、その開口に接して、このシャフト１４用の更なる開口を備えるフレーム部品３が配置してある。摺動面部品４がこのフレーム部品３に締結および結合してあり、この摺動面部品は、このシャフトと共に回転せず、従って非回転であるようにこのフレーム部品３に締結してある。この摺動面部品４は、シャフト１４の縦方向に対して実質的に垂直に静止する摺動面１５も備える。二つの摺動面部品１４があり、その一つは、媒体１１を備えるこの機器のフレーム１３の内側シャフトスペースに配置してあり、他の一つは、このフレーム１３の外側に配置してある。摺動面部品２と摺動面部品４は、これらの摺動面部品２および４がこの機器のフレーム１３の内側シャフトスペースおよびこの機器の外側に二つの別々の対を形成するように配置および構成してあり、それで摺動面部品２および４の対応する摺動面が互いに接して配置してある。そこで、シャフト１４が回転する間、摺動面部品２のこれらの摺動面１５は、フレーム１３に固定した非回転摺動面部品４の摺動面１５に対してシャフト１４と共に回転する。

摺動面部品４は、図１に従ってばね５で摺動面部品２に押付けられている。フレーム部品３からこの機器のフレーム１３の内側シャフトスペースへ突出する摺動面部品４は、この発明によって形状記憶金属要素を形成する引抜きピンでフレーム部品３に直接結合してある。フレーム部品３から突出し、フレーム１３の内側シャフトスペースの摺動面部品４をフレーム部品３に結合するこの引抜きピン８は、この摺動面部品４がシャフト１４と共に回転するのを防ぐ。

この機器のフレーム１３の外側の第２摺動面部品４は、今度は、挿入部品６を介してフレーム部品３に結合してある。この摺動面部品４は、引抜きピン８で挿入部品６に結合してあり、それは、更に、フレーム部品３から突出する引抜きピン８でフレーム部品３に結合してある。この挿入部品６とフレーム１３の内側シャフトスペースに配置してある摺動面部品４は、フレーム部品３から突出する引抜きピン８で、これらの部品がシャフト１４の方向にフレーム１３およびこの機器のフレーム部品３まで動けるような方法で、フレーム部品３に結合してある。ばね５は、今度は、図１に従って、このばねに挿入部品６と摺動面部品４をシャフトの方向に対向する方向に押すための予張力を掛けるように、挿入部品６とフレーム１３の内側シャフトスペースに配置した摺動面部品４との間に取付けてある。それで、フレーム１３の内側シャフトスペースに配置した、このフレームに回転不能に結合した摺動面部品４の摺動面１５を、このシャフトスペースに配置した、シャフト１４と共に回転する摺動面部品２の摺動面１５に対して押付ける。対応して、挿入部品６は、この挿入部品６とこの機器のフレーム１３の外側の摺動面部品４を結合する引抜きピン８によって、このフレーム１３の外側の摺動面部品４をのフレーム１３の外側の摺動面部品２に押付ける。ばね５は、その数は１から数個まで変るかも知れないが、この様にそのばね力のために、フレーム１３に対して回転不能な摺動面部品４の摺動面１５とシャフト１４と共に回転する摺動面部品２の摺動面１５を互いに対して押付けることを確実にする。

更に、この実施例による機械的シャフトシールは、この機器のフレーム１３、フレーム部品３およびこのシャフトシールの別の部品の間に配置した補助シール９を含む。これらの補助シールは、このシャフトシールの封止を確実にすることを意図した、Ｏリングまたはこの目的に適した他の種類のシールでもよい。この実施例では、フレーム１３の内側シャフトスペースを、このシャフトスペース内の媒体１１がこの機器から漏れられないように封止する。封止すべき媒体１１に加えて、実際のシャフト封止では、第２媒体１２を利用し、その考え方は、例えば、互いに押付けた摺動面部品２および４の摺動面１５をそれらの間の摩擦を減らすために潤滑することである。そのような潤滑媒体１２をシャフト１４とこのシールの部品１、２、４が形成するスペースに配置し、それによってこの媒体がこのシャフトスペース内に封止すべき媒体１１と直接接触する状態にならないようにする。

シャフト１４の回転中、シャフト１４に締結した挿入リング１に引抜きピン７で結合した摺動面部品は、このシャフトと共に回転し、一方引抜きピン８でフレーム部品３に結合した摺動面部品４およびこの挿入部品は、フレーム部品３に関して回転しない。摺動部品２および４の摺動面１５が互いに対して回転するときにできるものは、トルクを回転摺動面部品２へおよび非回転摺動面部品４へ導く摩擦であり、引抜きピン７および８がこのトルクを受け、それをこのシャフトシールの一つの部品から他へ伝える。これらの引抜きピンがそこで圧力を受け、それで使用中破損を受け易く且つ摩耗に曝され、それでそれらが損傷する結果として、この機械的シャフトシールがもう計画通り作動しなくなる。これらのピンが接触している部品も同様な方法で摩耗および破損する。機械加工特別品に関しては、両品目が摩耗を受けやすい。上記トルクを受けて、一つの部品から他へこのシャフトシールを伝えるこれらの引抜きピン７および８を、他の金属よりかなり大きい可逆変形ができる、超弾性形状記憶金属要素で作ることによって、トルクを受ける引抜きピンが容易には破損しない。図１に示すシャフトシールでは、挿入リング１も抜けることがある。

このシャフトシールの別の用途では、これらの形状記憶金属要素が板、リング、ねじ付きピンまたは摺動面部品２、４の挿入リング６および挿入リング１の機械加工特別品、または各用途に適した何か他の種類の要素でもよい。この発明は、図１に示すシャフトシールに限定されず、あらゆる種類のシャフトシールに利用できる。全ての種類のシャフトシールに於ける一般原理は、このシールのシャフト１４と共に回転する摺動面部品２を形状記憶金属要素でシャフト１４に結合しおよびこの機器のフレーム１３に関して回転不能な摺動面部品４を形状記憶金属要素を使ってフレーム１３に（別のフレーム部品３に）結合することである。摺動面部品２、４を直接シャフト１４およびフレーム１３に結合する必要はなく、それらを挿入部品１、６によって結合してもよく、次にはそれらの挿入部品をシャフト１４およびフレーム１３に結合または締結する。

当業者には技術が進歩するにつれこの発明の基本的考え方を種々の方法で実施できることが明らかである。従って、この発明およびその実施例は、上に説明した例に限定されず、請求項の範囲内で変ってもよい。

２摺動面部品
４摺動面部品
６挿入部品
７追加部品
８追加部品
１３フレーム
１４シャフト

Claims

機器のフレーム（１３）に関してシャフト（１４）と共に回転する少なくとも一つの摺動面部品（２）、このフレーム（１３）におよび／またはそれに関して回転不能な別のフレーム部品（３）に締結した少なくとも一つの摺動面部品（４）、このフレーム（１３）に関して回転するこの摺動面部品（２）を、この回転運動をシャフト（１４）から摺動面部品（２）へ伝達するために、このシャフト（１４）におよび／またはこのシャフト（１４）に締結し且つそれと共に回転する少なく一つの挿入部品（１）に結合するように配置した、少なくとも一つの追加部品（７）、並びにこのフレーム（１３）に関して回転不能な摺動面部品（４）を、この摺動面部品（４）のフレーム（１３）に関する回転を防ぐために、このフレーム（１３）に、または少なくとも、このフレームに結合した一つの挿入部品（６）に、結合するように配置した少なくとも一つの追加部品（８）を含み、このフレーム（１３）に関して回転するこの摺動面部品（２）およびこの非回転摺動面部品（４）が互いに押付け合う摺動面（１５）を備える機械的シャフトシールの装置に於いて、この軸の回転トルクを伝達するように配置した少なくとも一つの追加部品（７）および／またはトルクを受ける少なくとも一つの追加部品（８）が材料の可逆変形の限界内で曲るように構成した超弾性記憶金属要素であることを特徴とする装置。
請求項１で請求する装置であって、これらの追加部品（７、８）が全て記憶金属要素であることを特徴とする装置。
請求項１で請求する装置であって、これらの追加部品（７、８）がピンであることを特徴とする装置。
請求項３で請求する装置であって、これらの追加部品（７、８）がねじ付きピンであることを特徴とする装置。
請求項１で請求する装置であって、これらの追加部品（７、８）が板であることを特徴とする装置。
請求項１で請求する装置であって、これらの追加部品（７、８）がリングであることを特徴とする装置。
請求項１で請求する装置であって、これらの追加部品（７、８）がこのフレーム（１３）に関して回転する摺動面部品（１、２）のおよび／またはこの非回転摺動面部品（４）の機械加工特別品であることを特徴とする装置。
請求項１ないし請求項７の何れか一つで請求する装置であって、この摺動面部品（１、２）とこの摺動面部品（４）の対向する摺動面（１５）を互いに押付けるように配置した、少なくとも一つばね（５）も含むことを特徴とする装置。
請求項８で請求する装置であって、このフレーム（１３）に関して回転不能なこの摺動面部品（４）に結合され且つこのばね（５）を使ってこの摺動面部品（４）に押付けられる、この軸（１４）の縦方向にこのフレーム（１３）に可動に締結した挿入部品（６）を含み、この摺動面部品（４）の摺動面（１５）が更にこのフレーム（１３）に関して回転可能なこの摺動面部品（１、２）の摺動面に押付けられていることを特徴とする装置。