JPH0114468B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転用流体漏れ止めに関するもの
で、更に詳細には、回転軸に対する油漏れ止めに
関するものである。しかしながら、本発明は、油
以外の液体、あるいは、ガスに対してさえも、相
対的に回転可能な部材の間におけるその漏れに対
する漏れ止めへも応用されるものである。

特に、英国特許591522号の中には、２個の同軸
心の相対的に回転可能な部材の間における流体の
漏れを阻止するために、相対的に回転可能な部材
の軸方向に対向されている表面の間に、実質的に
実質的に同軸に浮遊するように自由に置かれた円
形のたわみ可能な漏れ止めリングから成立ち、こ
の漏れ止めリングが、それぞれ、表面に対して弾
性的にもたれている１対の放射方向に外方に広が
つている、向き合つて軸方向に向けられた環状の
漏れ止めくちびるを有しており、これによつて、
漏れ止めリングが相対的に回転している部材の一
方、又は、他方によつて摩擦的に回転するように
駆動されるようになつている回転用流体漏れ止め
が、既に提案されている。

本発明によると、上記の種類の回転用流体漏れ
止めにおいて、漏れ止めくちびるが、それぞれ、
対向表面に対して、放射方向内方及び外方の周辺
の縁によつて限定される切頭円すい形の接触面を
形成しており、これらの対向表面は漏れ止めくち
びるの接触面によつて面接触をするように放射方
向外方に広がつていると共に切頭円すい形となつ
ており、これによつて、漏れ止めリングが対向表
面の間における着座によつて実質的に同軸に置か
れるようにし、また、漏れ止めリングの回転によ
る、漏れ止めリングが放射平面の方に角度的に外
方にたわまされる傾向とする遠心力の効果が、対
向表面の上における接触面の負担力を減少させる
ようにしている。

従来の提案に比べて、本発明は、従来の漏れ止
めの不定の線状の漏れ止め接触の代わりに、ある
一定の漏れ止め面を与えることによつて、一層積
極的な漏れ止めを与え、また、広がつている対向
表面は、漏れ止めくちびるの広がつている切頭円
すい形の接触面に対して、自動的に中心決めをす
る座を与え、対向表面の間におけるその自由な浮
遊する位置決めに干渉すること無しに、漏れ止め
リングの放射方向の位置の安定性を増強する。

その上、接触面と、対向表面との間において結
果として生ずる適合する切頭円すい形状の漏れ止
め接触は、線状の漏れ止めに比べて、面状の漏れ
止めを与え、このことによつて、接触面の間にお
ける流体フイルムによる動的なシールが増強され
る。

回転する漏れ止め面に出会う流体の上における
遠心力の効果は、接線状の外方向への衝撃であ
り、これが、密接して対向された、各目上の接触
面の間における漏れ止めとして、安定した流体の
フイルムを維持することができることを理解され
たい。

好適には、各漏れ止めくちびるの切頭円すい形
状の接触面は、その内方及び外方の周辺の縁の間
に、1.5mmの最少の放射方向の広がりか、又は、
漏れ止めくちびる放射方向の広がりの0.25よりも
より小さくはない割合か、いずれか、より大きな
寸法を有していることが望ましい。

試験の結果、このような寸法が500R.P.M.まで
の速度に対して有効であることが分かつたが、よ
り高速度においては、ややよりせまい接触面が有
効であり得ることが可能である。

一つの実施例においては、漏れ止めリングは、
中央ウエブから放射方向に外方に広がつている漏
れ止めくちびるを有している鋳造された弾性リン
グであり、遠心力の効果が、ウエブのたわみを生
じさせる高速度に対しては、剛性のあるリング
が、ウエブを強化し、このようにして、その円形
形状及び寸法を安定にするために、設けられても
良い。

以下、本発明を添附図面に基づいて説明する。

軸シールの機能は、軸がその中を延びている機
械のハウジングから出て来る箇所において、油が
軸に沿つて漏れることを阻止することにある。図
においてはシールの「油側」が参照文字「Ｏ」に
よつて示され、また、「空気側」が参照文字「Ａ」
によつて示されている。

第１図は、従来の英国特許第591522号から公知
となつているような回転軸用漏れ止めを示すが、
これは、それぞれ、一方が、軸Ｓの上に流体の漏
れないように取付けられると共に他方が包囲する
ハウジングＨの中に流体の漏れないように取付け
られるようにされた２個の同軸の囲いリング１，
２の間に置かれた漏れ止めリングから成立つてい
る。

囲いリング１及び２は、実質的に同軸の漏れ止
めリング７の対向するように軸方向に向けられ
た、広がつている漏れ止めくちびる５及び６に対
して、対向表面３及び４として軸方向に向き合つ
ている表面を与える。漏れ止めリング７は、囲い
リング１及び２の間に自由に浮遊しているが、圧
縮ばね８の推力の下に、摩擦接触によつてくちび
る５，６を対向表面３及び４に弾性的にもたれさ
せ、これによつて、囲いリング１，２が相対的に
回転をすると、漏れ止めリング７が回転するよう
に摩擦的に駆動されるようにするが、漏れ止めく
ちびる５及び６の縁９及び１０と、対向表面３及
び４との間における漏れ止め関係を、それぞれ、
維持するようにすることが意図されている。

本発による軸用漏れ止めの例が、第２〜５図に
よつて示されているが、従来技術のものとの比較
及び区別を容易とさせるために、第１図に使用さ
れている参照数字に対応する参照数字が、第２図
における対応部材に対しても使用されている。第
２図においては、油側「Ｏ」及び空気側「Ａ」
が、第１図に比べて、反対となつていることに注
意されたい。

第２図には、耐油性ニトリルゴム製のような鋳
造された弾性漏れ止めリング７が示されており、
また、くちびる５及び６が、はつきりした切頭円
すい形面１１及び１２を有しており、囲いリング
１及び２の放射方向に外方に広がつているウエブ
によつて与えられる対向表面１３及び１４にもた
れており、また、これらのウエブは、ほぼつり合
つている切頭円すい形状のものであるが、切頭円
すい形面１１及び１２よりも、実質的により大き
な放射方向の広がりのものであることが分かる。
リング７は、対向表面１３と１４との間に自己の
弾性によつて着座しているが、対向表面１３と１
４との間の軸方向間隔は、漏れ止めリング７が、
くちびる５及び６の接触面１１及び１２に対して
わずかに軸方向に圧縮され、漏れ止めリング７
は、それ自身を静的条件の下において平面内に保
持するのに十分に対向表面１３，１４にもたれる
ようなものとなつている。くちびる５及び６の負
荷されない形状が、鎖線によつて示されている。
対向表面１３及び１４の放射方向の広がりが、接
触面１１及び１２が常に対向表面１３及び１４の
放射方向の広がりの内部においてもたれることを
確実にするのに十分である限りは、漏れ止めリン
グが実際に同軸であるか否かは、無関係である。

軸Ｓが回転し始める時は、漏れ止めリング７
は、対向表面１３によつて回転しようとするが、
対向表面１４に対する摩擦が、リング７の回転を
抑制しようとし、これによつて、リング７の回転
は、軸Ｓの回転よりもより小さいようにする。回
転によつて、リング７のくちびる５及び６は、遠
心力を受け、その効果は、それらが対向表面１３
及び１４から離れるように、外方に向いている放
射平面の方に角度的に外方に動くようにさせる。
しかしながら、接触面がそれらの対向表面から離
れるこのような遠心力によつて起こされる運動の
ために、リング７に与えられる回転は、摩擦接触
の減少の結果として減少する。それ故、遠心力は
減少するようになり、接触面がそれらの対向表面
の方にもどるように動くことを許す。総合的な効
果は、リング７は、接触面がそれらの対向表面の
上に、リング７が回転するように乗せられるのに
十分であるが、しかしながら、リング７の回転速
度は、接触面が遠心作用によつて接触を失うよう
には、決して高くなり得ないような状態に浮遊す
ることにある。

リング７は、油の漏れに対する漏れ止めである
という事実によつて、接触面と、それらの対向表
面との間には油フイルムが常にあり、このフイル
ムは、対向表面の間に流体動力学的漏れ止めとし
て維持される。無論、ここで、面１１及び１２の
対向表面１３及び１４に対する接触という用語の
中には、油フイルムの介在による名目的な接触の
条件も含むものであることを、理解しなければな
らないところである。

単なる線又は縁に比べて、はつきりした接触面
を与えるくちびる５及び６の成形は、有効な流体
動力学的油フイルム漏れ止めの維持に対して重要
である。

接触面は、内方及び外方の周辺の縁によつては
つきり境界されており、また、試験の結果、最善
の結果に対しては、接触面が、1.5mmの最少の放
射方向の広がりｒを有するか、又は、くちびるの
放射方向の広がりＲの0.25よりも、より小さくな
いか、いずれかより大きいようにすべきことが分
かつた。

高い回転速度において、漏れ止めリング７は、
全体として遠心力の下にひずみを受けることがあ
り、これを避けるために、くちびる５及び６が、
それから広がつているリング７の中央ウエブ１５
が、破線によつて示されているように、剛性リン
グ１６によつて補強されても良く、このリング１
６は、鋳造物の中にインサートとして埋込まれる
こともでき、あるいは、例えば、割リングとして
後から施されることもできる。

囲いリング１と２との間における相対的な軸方
向の位置は、ゲージ又は治具のような手段によつ
て、漏れ止めの取付け金具の上の所定の位置にお
いてセツトされ、これによつて、静的条件の下に
おいて、漏れ止めリング７の接触面１１及び１２
が、それらの対向表面１３及び１４に対して、リ
ング７の材料の弾性及び対向表面の分離に応じ
て、ある与えられた荷重によつて、弾性的にもた
れるようにする。

取付けの前及び取付けの間に組立体として漏れ
止めを維持するために、保持フランジ１７が囲い
リング１の上に備えられており、このフランジ１
７がリングを補強する利点を与え、このようにし
て、圧延鋼板のような薄い材料が囲いリング１に
対して使用されることを可能とさせる。また、リ
ング２は、フランジ１８によつて、又は、破線に
よつて示されるように、段付きリブ、あるいは、
玉縁１９によつて補強されることもできるが、こ
れらはプレスによつてより一層容易に形成される
ことができる。

軸の上において、囲いリング１の静的な流体漏
れ止めを確保するために、ゴムブシユ２０が設け
られても良い。また、囲いリング２は、軸用漏れ
止めに対して公知であるように、ハウジングの中
における漏れ止めのために、静的な漏れ止めフイ
ルム、又は、被覆を設けられることもできる。

ある漏れ止めの目的のために、漏れ止めリング
７は、ポリテトラフラオロエチレン（PTFE）又
は他のフルオロ炭素材料のような材料から作られ
る必要があるが、これらの材料は、耐油性合成ゴ
ムよりも、より一層化学的に抵抗性はあるが、弾
性はより小さい。このような弾性の小さな材料の
漏れ止めリング７を作るために、第３図によつて
示されるような構造が使用されても良い。

第３図において、１対のPTFEリング２１及び
２２が、Ｕ字断面の金属支持リング２５のフラン
ジの間に、ダブテール形として共同して折り曲げ
られたそれらの内方の周辺の縁２３及び２４によ
つて、背中合わせに取付けられている。

円筒形のビレツトから切断され、所定形状にプ
レスされた円板から作られても良いPTFEリング
は、実質的に切頭円すい形状であり、それらの外
周辺の縁において円ずい角を増加し、切頭円すい
形の接触面２６及び２７を作り、適合する囲いリ
ング（図示されていない）の対抗表面にもたれる
ようにする。

リング２１及び２２の対が、それらの継ぎ目に
おいて流体の漏れないことを確実にするために、
漏れ止めＯリング２８が、リングのまたを漏れ止
めするために設けられている。

Ｏリング２８は、ある程度弾性的な負荷を与
え、リング２１及び２２を離れるようにさせ、接
触面２６及び２７が、それらの対抗表面に対して
弾性的にもたれることを確実にする。

しかしながら、一層積極的な負荷は、好適に
は、ガータばねとして知られている種類の２個の
収縮ばねリング２９及び３０によつて与えられる
ことができる。ばねリング２９，３０は、異なつ
た直径のものであり、リング２１と２２との間に
横たわり、それらを離れるようにさせるが、しか
しながら、ばねリング２９，３０は、伸長によつ
て降伏することができ、リング２１及び２２の外
方の縁が、遠心作用の下に相互に近附くことを可
能とさせることもできる。

第４図は、例えば、140mmの外径の漏れ止めリ
ングに対して、1000RPM以上の高速度の使用に
対する漏れ止めにおいて使用するのに特に適して
いる、鋳造された弾性漏れ止めリング７を示すも
のである。この漏れ止めリング７は、そのＵ字形
の基部の中に補強金属リング１６を有しており、
遠心力によるひずみに耐えるようにしてある。リ
ング７は、また、軸方向に負荷するガータばね３
１を有しており、更に、このばね３１は、常に弾
性的に収縮する傾向があり、くちびる５及び６の
広がつている内表面３２及び３３にもたれるよう
にするが、しかしながら、遠心力の下において
は、膨張し、くちびる５及び６の収れんする外面
３４及び３５にもたれるようにする。いずれの場
合にも、ばね３１の効果は、くちびる３４及び３
５を離れるように広げる傾向とし、このようにし
て、面１１及び１２のそれらの対向表面に対する
静的な漏れ止めか又は、動的な漏れ止めかを促進
させることにある。

本発明によつて提供される漏れ止めの他の実施
例が、第５図に示されている。漏れ止めリング７
は、収縮するガータばね３６をくちびる５及び６
の広がる面３７と３８との間に有している鋳造さ
れた弾性リングである。

囲いリング１及び２の内周辺において、ゴム又
は他の弾性ブシユ３９が、軸（図示されていな
い）の上における静的な漏れ止め及び囲いリング
１及び２と、それらの間にリング７とを有する組
立体内におけるリング１及び２の保持の二重の目
的に役立つている。ブシユ３９は、軸（図示され
ていない）に対する漏れ止めを促進させるため
に、内方の周辺リブ４０を有しても良い。

図から分かるように、ブシユ３９は、深い軸方
向に延びている円周くぼみ４１を有しており、こ
のくぼみ４１は、囲いリング１の内方の円周フラ
ンジ４２の上に緊密にはまつており、また、外方
の周辺肩４３を有しており、この肩４３は、軸方
向の接触によつて、囲いリング２を保持する。組
立てのためには、ブシユ３９は、囲いリング２の
中央開口の中に通され、それから、そのくぼみ４
１が囲いリング１のフランジ４２と係合するよう
に押圧される。

本発明による漏れ止めの使用においては、それ
らの対向表面の上にもたれる漏れ止めくちびるの
静的な弾性的な負荷は、通常は、静的ヘツドの下
における流体の漏れに対して必要とされるだけで
ある静的な漏れ止めを確実にするのに、十分であ
る。軸が回転中である時には、流体動力学的な漏
れ止めが、漏れ止めくちびると、それらの対向表
面との間において、上述のように確立される。

以上には、本発明を、１対の広がつている漏れ
止めくちびるを有する漏れ止めリングに応用され
たものとして説明したが、希望される遠心力の効
果が、多数の漏れ止めくちびる又は多数の接触面
を有し、遠心力のそれらの上への効果が、各対向
表面から離れるように軸方向に向けられた成分を
有するようにすることによつて、得られることも
できる。

更に、漏れ止めリングのくちびるの弾性的な負
荷は、漏れ止めリングの材料の本来の弾性による
こと、又は、第３図に示されたようなばねリング
を設けることによることには、限定されない。他
のばね手段が、例えば、フインガばねであつても
良く、あるいは、弾性的な負荷手段は、漏れ止め
リングの材料、又は、構造の内部に、くちびる
を、漏れ止めリングの回転による力の影響の下
に、静的にか、動的にか、又は、静的及び動的の
両方にか、くちびるを片寄せるように組合わせる
こともできる。漏れ止めくちびるの中に組込まれ
たくちびる片寄せ手段、又は、応力手段は、ま
た、漏れ止めくちびるの中における質量の分布に
影響を与え、このようにして、遠心力の下におけ
るそれらの挙動に影響を与えるのに利用されるこ
ともできる。

無論、接触面を、何らかのばね手段によつて直
接的に負荷させないように注意しなければならな
い。なぜならば、直接的な負荷は、接触面の上に
一様に働く遠心力の効果に、干渉するかも知れな
いからである。

本発明は、囲いリングを有している漏れ止めに
限定されるものではない。面１３及び１４に対応
する対向表面が、軸及びそのハウジングのような
相対的に回転可能な機械部分の適当な肩、又は、
フランジの上に設けられることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術の軸シールを示す縦断面
図、第２図は、本発明の１実施例の縦断面図、第
３図は、本発明の他の実施例を示す縦断面図、第
４図は、本発明の更に他の実施例を示す縦断面
図、第５図は、本発明のなお他の実施例の縦断面
図である。 １，２……相対回転部材；５，６；２１，２２
……漏れ止めくちびる；７，２１〜２５……漏れ
止めリング；１１，１２；２６，２７……接触
面；１３，１４……対向表面；２５……中央支持
体リング；２９，３０，３１，３６……ばね手
段；３９……弾性ブシユ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２個の同軸心の相対的に回転可能な部材１，
   ２の間における流体の漏れを防止するために、相
   対的に回転可能な部材１，２の軸方向に向き合つ
   ている対向表面１３，１４の間に実質的に同軸心
   に浮遊するように自由に置かれた円形のたわみ可
   能な漏れ止めリング７；２１―２５を有してお
   り、この漏れ止めリング７；２１―２５は、それ
   ぞれ、対向表面１３，１４に弾性的にもたれるよ
   うに１対の、放射方向に外方に広がつている、向
   き合うように軸方向に向けられた環状の漏れ止め
   くちびる５，６；２１，２２を有しており、これ
   により、環状の漏れ止めリング７；２１―２５
   が、相対的に回転可能な部材１，２が相対的に回
   転すると、それらの内の一方、又は、他方によつ
   て摩擦的に駆動されるようになつている回転用流
   体漏れ止めにおいて、漏れ止めくちびる５，６；
   ２１，２２が、それぞれ、対向表面１３，１４の
   それぞれに、放射方向に内方及び外方の周辺の縁
   によつて形成される切頭円すい形の接触面１１，
   １２；２６，２７を与えており、また、対向表面
   １３，１４は、漏れ止めくちびる５，６；２１，
   ２２の接触面１１，１２；２６，２７によつて接
   触するように放射方向に広がつていると共に切頭
   円すい形であり、これにより、広がつている対向
   表面１３，１４が、漏れ止めくちびる５，６；２
   １，２２の広がつている切頭円すい形の接触面１
   １，１２；２６，２７に対して自動的に中心決め
   をする座を与え、更に、漏れ止めくちびる５，
   ６；２１，２２が、放射平面の方に外方に角度的
   にたわまされるようにされる傾向とする漏れ止め
   リング７；２１―２５の回転による遠心力の効果
   により、対向表面１３，１４の上における接触面
   １１，１２；２６，２７の軸受荷重を減少させる
   ようにしたことを特徴とする回転用流体漏れ止
   め。 ２ 各漏れ止めくちびる５，６；２１，２２の切
   頭円すい形の接触面１１，１２；２６，２７が、
   その内方及び外方の周辺の縁の間に1.5mmの最小
   の放射方向の広がりｒか、又は、漏れ止めくちび
   る５，６；２１，２２の放射方向の広がりＲの
   0.25よりは小さな割合か、いずれか、より大きい
   方の寸法を有している特許請求の範囲第１項記載
   の回転用流体漏れ止め。 ３ 漏れ止めリング７が、鋳造された弾性リング
   であり、また、中央ウエブから放射方向外方に広
   がつている漏れ止めくちびる５，６；２１，２２
   が、その円形形状及び寸法を安定にするために、
   剛体リング１６によつて補強されている特許請求
   の範囲第１又は２項記載の回転用流体漏れ止め。 ４ 漏れ止めリング７が、中央支持体リング２５
   を有しており、また、１対の漏れ止めくちびるリ
   ング２１，２２が、支持体リング２５の上に取り
   付けられると共にそこから放射方向外方に広がつ
   ている特許請求の範囲第１又は２項記載の回転用
   流体漏れ止め。 ５ 漏れ止めくちびる５，６；２１，２２が、そ
   れらの間に、くちびるを離れるように強制するよ
   うに放射方向に作用をしているばね手段２９，３
   ０，３１，３６を有しており、こによつて、接触
   面１１，１２；２６，２７を対向表面１３，１４
   に対して弾性的に間接的に負荷するようにした特
   許請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載の回転
   用流体漏れ止め。 ６ 相対的に回転可能な部材が、相対的に回転可
   能な部材１，２の、それぞれ、の上に漏れ止めさ
   れて取り付けられている囲いリング１，２であ
   り、各囲いリング１，２は、対向面１３，１４の
   それぞれを生ずるように放射方向に延びているウ
   エブを有している特許請求の範囲第１〜５項のい
   ずれかに記載の回転用流体漏れ止め。 ７ 囲いリング１，２の内の一方が、軸の上にお
   ける静的な漏れ止めと、囲いリング１，２及びそ
   れらの間に漏れ止めリング７を有している組立体
   内における囲いリング１，２の保持との二重の目
   的のために、弾性ブシユ３９を支持している特許
   請求の範囲第６項記載の回転用流体漏れ止め。