JPH0469307B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回転軸をシールする密封装置、即ち
パツキンに関する。詳しくは、外側リングと内側
リングから成り、外側リングが弾性可撓材料のシ
ールリツプを具備し、該シールリツプが弾性予圧
のもとで内側リングに接し、外側リングは該シー
ルリツプに臨む半径方向の支承面を有し、該支承
面は内側リングの上記シールリツプが接する面と
反対側の半径方向保持面の背後に弾性的に係止さ
れ、少なくとも支承面又は保持面が円周状に形成
され、かつ支承面と保持面が相互に間隔を有して
成る種類の組立パツキンに関する。

［従来の技術］ 西独特許公報第2500099号は上記の種類の組立
パツキンに関連するものである。同公報に開示の
組立パツキンを第３図に示す。その場合、外側リ
ング２２と連結されたシールリツプ２５は、軸方
向に伸張する内側リング２８の対向面に接し、内
側リングは対向面の反対側にゴム状弾性中間層２
９を具備し、密封された軸３０の表面上に上記中
間層によつて固定される。

［発明の解決しようとする問題点］ しかし、これによつて得られる密封効果は余り
十分なものではない。特に、通常の使用時に軸回
転数が高い場合、及び半径方向の軸変位が表れる
場合又はいずれかの状況が表れる場合に不十分で
ある。

軸回転数が高い場合に、シールリツプ２５と内
側リング２８との摺動面において熱が発生する
が、内側リング２８が摺動面の反対側でゴム状弾
性中間層２９により取囲まれており、この中間層
は熱絶縁中間層をなすため、この熱を有効に放出
することができない。このため密封縁２６の区域
にゴム製シールリツプ２５の損傷を招く温度が生
じる虞がある。

また、内側リング２８の対向面は軸方向に伸張
しているため、半径方向の軸変位が表れる場合
に、、シールリツプの押圧に関し変化が生じ、所
期の密封効果に影響を及ぼす虞がある。また、軸
の半径方向変位は、シールリツプの同じ大きさの
変形をもたらし、この変形によりシールリツプの
密封縁２６が軸に対して傾斜する。このため、シ
ールリツプの激しい摩耗が生じる。従つて、従来
の組立パツキンにあつては、高い回転運動に半径
方向偏り運動が重なる軸封には不適当であつた。

よつて、本発明の目的とするところは、高い軸
回転数や半径方向の軸変位が密封効果をもはや阻
害しないように、上記の種類の組立パツキンを改
良することである。

［問題点を解決するための手段］ 冒頭に挙げた種類の組立パツキンにおいて、本
発明に基づき、密封部材のシールリツプが内側リ
ングのおおむね半径方向に伸張する対向面に接
し、内側リングの該対向面の反対側の湿潤側が密
封された媒質によつて濡れており、内側リングが
対向面から湿潤側に至るまで一貫して金属材料か
ら成ることによつて、上記の目的が達成される。

本発明によれば、シールリツプは内側リングの
略半径方向に伸張する対向面に接する。内側リン
グの半径方向変位に対してこの対向面に接するシ
ールリツプは軸方向に変位するがこの変位は僅か
である。そのために、半径方向の軸変位が表れて
も、両部材の間の相互の押圧に関しては余り変化
が生じなくなる。また、シールリツプはその形状
が概ね保持され、従つて大きな摩耗が回避され
る。半径方向の軸変位が所期の密封効果に及ぼす
影響が、これによつて大幅に減少する。また、密
封される軸の運転に関連して生じる遠心力が、所
望の密封効果を促進する。

それと共に、内側リングの前記対向面の反対側
の湿潤側が密封された媒質によつて濡れており、
かつ内側リングが対向面から湿潤側に至るまで一
貫して金属材料から成ることも、同様に重要であ
る。湿潤側は被密封媒質と接触し、遠心力による
ポンプ作用により湿潤側は常に冷却される。ま
た、対向面と湿潤側の間の内側リングの軸方向の
厚さを極めて小さくすることができ、例えば一般
に約0.5ないし５mmに過ぎないから、動的密封帯
の区域で放出される摩擦熱をたやすく放出し、こ
れを密封された媒に伝達することができる。従つ
て密封部材のシールリツプの製造にゴム状弾性材
料を使用しても、連続運転中に焼付き現象や材料
脆化を生ずる心配がない。

なお密封材料のシールリツプは、このために使
用される重合体材料の内、任意の材料、例えばポ
リ四フツ化エチレンで製造することができること
はもちろんである。ニトリルブタジエンゴム、
ACM（アクリル弾性ゴム）、FKM（フツ素弾性ゴ
ム）のほかに、例えばVMQ（シリコン弾性ゴム）
も使用することができる。

好適な実施態様によれば、密封部材のシールリ
ツプ及び／又は内側リングの対向面が、流体力学
的に作用する返送要素を具備するようにされる。
所望の密封効果がこれによつて著しく改善され
る。

シールリツプと対向面との間の相互の押圧も、
所期の密封効果に対して影響がある。この点につ
いて良好な値を得るためには、内側リング対向面
とパツキンの軸線とが、密封される空間の方向に
90゜より僅かに小さな角を挾むことが好ましいこ
とが判明した。但し好適な範囲は60゜と90゜の間の
値によつて限定される。

密封される軸の半径方向の変位のほかに、更に
若干の軸方向の変位にも対処しなければならない
場合には、おおむね半径方向に伸張する膜状に形
成された密封部材の中間リングの外周にシールリ
ツプを配設することが好ましい。このような適当
な構造によつて、軸方向の軸の変位が生じた時
に、内側リング対向面に対するシールリツプの必
要な押圧を保証するのは容易である。

本発明の組立パツキンのシールリツプは、通常
重合体材料から成るから、シールリツプと内側リ
ング対向面との間の相互押圧によりシールリツプ
に緩和現象が生じる結果、時がたつにつれて弛緩
することがある。これを防止するために、中間リ
ングが半径方向外方に開放した溝を有し、弾性的
に拡張された補助ばね部材、好ましくは金属材料
製の環状コイルばねをこの溝の中に配設すること
が好ましい。長い期間にわたつて高温が生じて
も、これによつてシールリツプと内側リング対向
面との間の定常的な押圧が十分に保証される。

対向面の摩耗を減少するために、内側リングは
焼入鋼から成ることが好ましい。ロツクウエル硬
さが約60あればよく、その場合、内側リングが西
独特許公報第2500099号に基づく組立パツキンの
内側リングと同様に、弾性可撓性の中間層によつ
て、密封される軸の上に水密かつ回転不能に支承
されるならば、組立の簡易化が得られる。

内側リングは半径方向に開放した凹陥部を、湿
潤側の面に有することができる。密封された媒質
への熱伝達のために利用される表面積がこれによ
つて拡大されるから、動的密封帯の温度を密封さ
れた媒質の温度にほぼ等しくすることができる。
危険な温度上昇がこうして確実に回避される。

また密封部材は密封空間と反対側にちり除けリ
ツプを具備することができ、その場合ちり除けリ
ツプは内側リングの輪郭のうち、軸方向に伸張す
る側辺部に対向して接する。このようにして密封
部材はシールリツプとちり除けリツプとの連結す
る材料体から成り、このことは製造を著しく容易
にする。摩耗性物質が周囲からシールリツプに送
り込まれることが、これによつて阻止される。

内側リング及び／又はちり除けリツプは、相互
の接触面の区域に、密封された媒質のための、即
ち、この場合は塵埃のための返送要素を具備する
ことができる。組立パツキンの内部への異物の侵
入がこうしてより効果的に防止される。

返送要素がちり除けリツプの区域にもシールリ
ツプの区域にもある場合は、本発明の構造におい
ては、これら２つの区域の返送要素に対し、その
横断面に関しても、返送要素間の相互間隔に関し
ても、同じ寸法を与えることが直ちに可能であ
る。それは製造をはなはだ容易にする。シールリ
ツプの区域に配設された返送要素は、この場所の
相対速度が大きいため、ちり除けリツプの区域に
配設された返送要素よりも必ず大きな効果を有す
る。従つて上記の構造では洩れの心配もない。

外側リングの製造には、プラスチツク、例えば
ポリプロピレン又はポリエステルを使用すること
が好ましい。好適には外側リングはエポキシ樹脂
よりなる。これらのプラスチツクは若干の可撓性
を有するから、収容するケースの穴に対して所要
の静的密封を得るのが著しく容易になる。また射
出成形法、圧縮成形法又はトランスフアー成形法
を適用して成形するのも比較的簡単であるから、
修整作業は不要である。その場合、公知の技術を
適用して、外側リングと密封部材の製造を工程技
術的に一括し、単一の装置によつて行うことも可
能である。別個に製造する場合に必要な、両部材
の相互連結を、こうして省略することができる。

本発明の組立パツキンの外側リング及び内側リ
ングはスナツプ嵌合する形の組立によつて連結さ
れ、相対運動が生じ易いにかかわらず、離ればな
れにならないように互いに位置が固定される。貯
蔵時や輸送中のシールリツプの損傷はそれによつ
て排除され、組立時、組立パツキンの使用開始前
に外側リングに対して内側リングを特別に調整す
ることも不要である。

［実施例及び作用］ 別紙にて添付した図面に提案の組立パツキンの
２つの実施例を図示した。これを次に詳述する。

第１図に示す組立パツキンは、外側リング１と
内側リング２とを有している。両者は断面Ｌ字形
に割定された輪郭を有し、略長方形の輪郭をした
空胴部を取囲むように寸法が互いに調整され、相
互に組み合せられている。

外側リング１はエポキシ樹脂から成る。これは
組立パツキンのケース１５に組み込まれ、静的密
封されている。外側リング１は軸の半径方向内側
に突出するフランジを有して前記の如くＬ字形の
断面を有し、アクリルニトリルブタジエン共重合
体製の密封部材４がこのフランジを支承面として
直接突設加硫されている。密封部材４はシールリ
ツプ５とちり除けリツプ６を具備する。両者は弾
性予圧されており、それぞれ内側リング２の対向
面に圧接する。ちり除けリツプ６は流体力学的に
作用する返送要素１６を具備している。

シールリツプ５に対面する内側リング２の対向
面７は、パツキンの軸線との間に73゜の角を挟み、
ちり除けリツプ６に対面する内側リング２の対向
面（側辺部）は、軸と平行に伸張する。この後者
の対向面即ち内側リング側辺部にはたいして負荷
はかけられない。ちり除けリツプ６は特に組立パ
ツキン内部への塵埃の侵入を阻止するためのもの
だからである。

内側リング２は焼入鋼から成り、外周にフラン
ジ状突起１４を具備する。このフランジ状突起１
４は図示の如く外側リング１の内側へ開放した溝
１３に、全周に遊隙を置いて係合し、それによつ
て内側リング２と外側リング１が離ればなれにな
らないように互いに連結される。内側リング２の
フランジ状突起１４の外側は、外側リング１との
接合部の方向にテーパをなして細まる。外側リン
グ１の開口部の内側８も、接合部の方向に内向き
のテーパを有している。２個の部材の接合がこれ
によつて容易になる。即ちフランジ状突起１４の
最大外径を外側リング１の開口部の内側８の最小
内径より十分の数ミリメートル大きく設計すれ
ば、外側リング１の内側に開放した溝１３へのフ
ランジ状突起１４の係止が容易に行われるからで
ある。かかる係止を生じさせるために必要な、外
側リング１の弾性変形は、まだ外側リングを組立
パツキンのケース１５に取付けていない時にだけ
可能である。しかし係止に必要な変形はすこぶる
小さいので、この変形の結果、外側リング１が機
械的に損傷する心配はない。

内側リング２の、シールリツプ５とちり除けリ
ツプ６に対面する対向面は、例えば研削工程にお
いて得られる程度の表面あらさを有する。対向面
はいずれの場合も同じであつて、周方向に伸張す
る細い条溝を有している。この条溝は軸の回転と
共に密封空間“Ａ”の方向へ送る力を生ずる送り
効果を有する。シールリツプ５はちり除けリツプ
６より直径が大きい。従つてシールリツプ５の区
域に生じる送り効果は、ちり除けリツプ６の区域
に生ずる送り効果より大きく、このことは所期の
密封効果を有利にする。シールリツプ５もちり除
けリツプ６も、もつぱらその材料と寸法に基づく
弾性により、内側リング２のそれぞれ所定の対向
面に弾性予圧されて圧接する。

第２図に示す組立パツキンの製造は、第１図の
ものに外見上よく似ている。しかしこの場合は、
シールリツプ５を軸方向に押圧するために、環状
コイルばねから成る補助ばね部材９が設けられて
いる。補助ばね部材９は、中間リング１２の外方
に開放した溝に係止される。

シールリツプ５と係合する、内側リング２の対
向面７は、回転軸に90゜の角で配属され、一方ち
り除けリツプ６と係合する対向面は、軸と平行に
整列されている。またこの実施例では、シールリ
ツプ５にも返送要素１６が備えられている。

内側リング２は弾性可撓性の中間層たるＯリン
グ１０を介して、被密封軸の表面上に回転不能か
つ水密に支承される。従つて第１図で述べた構造
と同様に、内側リング２は軸の回転運動に追従す
る。

内側リング２は湿潤側３に、半径方向外方へ開
放した凹陥部１１を有する。被密封軸に沿つて送
られてくる密封された媒質に対して、この凹陥部
１１によつて強力な、半径方向外向きの送り作用
が加えられる。またこの凹陥部は、相対的に拡大
された表面積を介して、内側リング２からの良好
な放熱を保証する。特にシールリツプ５の区域で
の臨界温度の発生が、これによつて確実に防止さ
れる。

［発明の効果］ 以上の如くにして本発明によれば、軸の半径方
向の変位が生じても効果的な密封を行うことがで
き、また高速回転する軸を密封する場合でも放熱
を効果的に行う等によつて非常に耐久性を有しす
ぐれた密封を行うことができる。よつて軸の変位
や高速回転は、もはや密封効果を損なうことはな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は密封された媒質に臨むシールリツプが
内側リングのおおむね半径方向に伸張する区域に
接する実施態様の断面図、第２図は密封された媒
質に臨むシールリツプの軸方向押圧が環状コイル
ばねによつて促進される、第１図と同様の実施態
様の断面図を示す。第３図は従来の組立パツキン
の断面図である。 １…外側リング、２…内側リング、３…湿潤
側、４…密封部材、５…シールリツプ、６…ちり
除けリツプ、７…シールリツプの対向面、８…開
口部内側、９…補助ばね部材、１０…Ｏリング、
１１…凹陥部、１２…中間リング、１３…溝、１
４…フランジ状突起、１５…ケース、１６…返送
要素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外側リングと内側リングから成り、外側リン
   グが弾性可撓材料のシールリツプを具備し、該シ
   ールリツプは弾性予圧のもとで内側リングに接
   し、外側リングは該シールリツプに臨む半径方向
   の支承面を有し、該支承面は内側リングの上記シ
   ールリツプが接する面と反対側の半径方向保持面
   の背後に弾性的に係止され、少なくとも支承面又
   は保持面が円周状に形成され、かつ支承面と保持
   面が相互に間隔を有して成る組立パツキンにおい
   て、シールリツプ５が内側リング２の略半径方向
   に伸張する対向面７に接し、内側リングの対向面
   ７と反対側の湿潤側３は密封された媒質によつて
   濡れており、内側リング２は対向面７から湿潤側
   ３まで一貫して金属材料から成ることを特徴とす
   る組立パツキン。 ２ シールリツプ５及び対向面７のいずれか一方
   又は両者が、流体工学的に作用する返送要素を具
   備することを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   に記載の組立パツキン。 ３ 対向面７とパツキンの軸線とが、密封される
   空間Ａの方向に60゜ないし90゜の角を挾むことを特
   徴とする、特許請求の範囲第１項または第２項に
   記載の組立パツキン。 ４ シールリツプ５が、略半径方向に伸張する、
   膜状に形成された中間リング１２の外周に配設さ
   れていることを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項ないし第３項のいずれかに記載の組立パツキ
   ン。 ５ 中間リング１２が外側に開放した円周溝を有
   し、該溝に弾性的に拡張された補助ばね部材９が
   配設されていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第４項に記載の組立パツキン。 ６ 補助ばね部材が環状コイルばねから成ること
   を特徴とする、特許請求の範囲第５項に記載の組
   立パツキン。 ７ 内側リング２が焼入鋼から成ることを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項ないし第６項のいず
   れかに記載の組立パツキン。 ８ 内側リングが湿潤側３に、半径方向外側に開
   放した凹陥部１１を有することを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記
   載の組立パツキン。 ９ シールリツプ５が延長されて、密封空間Ａと
   反対側にちり除けリツプ６を形成し、ちり除けリ
   ツプ６が内側リング２の軸方向に伸長する側辺部
   に接することを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項ないし第８項のいずれかに記載の組立パツキ
   ン。 １０ 内側リング２及びちり除けリツプ６のいず
   れか一方又は両者が相互の接触面の区域に、密封
   された媒質のための返送要素を具備することを特
   徴とする、特許請求の範囲第９項に記載の組立パ
   ツキン。 １１ ちり除けリツプ６の区域の返送要素が、シ
   ールリツプの区域の返送要素の横断面及び相互間
   隔と一致する横断面及び相互間隔を有することを
   特徴とする、特許請求の範囲第１０項に記載の組
   立パツキン。 １２ 外側リング１がプラスチツクから成ること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第１
   １項のいずれかに記載の組立パツキン。