JPS6213871A

JPS6213871A - ラジアル軸シ−ルリング

Info

Publication number: JPS6213871A
Application number: JP61156344A
Authority: JP
Inventors: ハンス　ブッヒァー; リヒァルト　ハインリッヒ; ヘルマンヴァルデマール; ハンス−ヴェルナー　ゼッフラー
Original assignee: Kako & Co GmbH
Current assignee: Kako & Co GmbH
Priority date: 1985-07-09
Filing date: 1986-07-04
Publication date: 1987-01-22
Also published as: DE3524461C2; US4650196A; DE3524461A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、支持体と、シールすべき軸に接する比較的に
剛性のある、特にポリテトラフルオルエチレンからなる
シール部材と、可撓性の弾性部材とを備え、シール部材
が弾性部材の凹部内に設けられ、かつ支持体から離隔さ
れた成形体として形成され、シール部材と支持体の間に
、半径方向に作用する拘束されないばね部分が形成され
るように、弾性部材がシール部材と支持体を連結してい
るラジアル軸シールリングに関する。

〔従来の技術〕

この公知のラジアル軸シールリング（米国特許第２７３
６５８５号明細書）の場合、シール部材は弾性部材の凹
部に挿入された成形体として形成されている。この凹部
は弾性部材の端区間の軸方向幅の半分にわたって設けら
れている。シール部材は組み込み状態において予圧縮さ
れてシールすべき軸に接しているので、運転時に加熱さ
れる。シール部材がエラストマー材料からなる弾性部材
内に部分的に埋め込まれているので、運転時の発生する
熱がシール部材から充分に排出されない。従って、シー
ル部材は大きく摩耗することになる。

可撓性材料からなる弾性部材がシールフランジとして形
成されているラジアル軸シールリングも公知である（米
国特許第２８０４３２５号明細書）。

このシールフランジは自由端にリップシールを備えてい
る。シール部材はポリテトラフルオルエチレンからなる
シートとして形成され、リップシールに固定されている
。シール部材は支持体まで延び、支持体に固定されてい
る。従って、シール部材は、軸方向全長および全周にわ
たって弾性部材を、シールすべき軸に対して遮蔽してい
る。シール部材はポリテトラフルオルエチレンからなっ
ているので、比較的に剛性が高い。この剛性はシールに
とっては効果がある。しかし、シール部材は、軸に接す
るシール範囲と支持体の間の部分が、前記剛性のために
たわみにくい。軸が偏心して半径方向に振れると、シー
ル部材はこの半径方向の振れを充分に受は止めることが
できない。半径方向の振れによって発生する応力は、支
持体と本来のシール範囲の間のシール部材の区間を経て
、シール面まで導かれる。それによって、シール範囲に
おいてシール部材の変形が発生するので、シール能力が
著しく低下する。

〔発明の目的〕

本発明の課題は、軸が半径方向に振れる場合にもシール
部材を密封接触させつつ、運転時にシール部材に発生す
る熱を迅速に排出し、シール部材があまり熱負荷を受け
ないように、冒頭に述べた種類のラジアル軸シールリン
グを形成することである。

〔発明の構成〕

この課題は、凹部が弾性部材の端面側で開放し、シール
部材が弾性部材の端面を越えて延び、この突出部分が軸
に載ってシールを行うことによって解決される。

〔発明の効果〕

本発明に係るラジアル軸シールリングの場合には、シー
ル部材は、広範囲にわたってむき出しになっているので
、シールすべき媒体によって周りを洗われる。それによ
って、運転時の摩擦のためにシールすべき機械部分に発
生する熱は、シール部材によって迅速に搬出される。従
って、シール部材の摩耗が比較的に小さいので、本発明
のラジアル軸シールリングは長い寿命を有する。シール
部材が弾性部材の端面を越えて突出し、弾性部材の端面
側で凹部が開放しているので、シール部材の非常に重要
な範囲、すなわち弾性部材を越えて突き出たシール部材
の端部がむき出しになっている。従って、シール部材の
端部はシールすべき媒体によって周りを完全に洗われる
。シール部材はその内面全体がシールすべき部分に載る
わけではなく、弾性部材を越えて突き出た端部範囲だけ
がシールすべき部分に載る。従って、本発明に係るラジ
アル軸シールリングの運転時には、シール部材の前記端
部範囲に最も多く熱が発生する。この熱は、前記の構成
に基づいて、シール媒体自体によって搬出されるので、
シール部材は少しだけしか加熱されない。

本発明の他の特徴は、特許請求の範囲の実施態様項、以
下の説明および図から明らかになる。

〔実施例〕

図に示した若干の実施例に基づいて、本発明の詳細な説
明する。

第１図に示したラジアル軸シールリングは、横断面がＬ
字形の支持体１を有する。この支持体は金属、合成樹脂
または他の硬質材料がらなっている。支持体はリング状
の外周部２を有し、この外壁はシール軸線３に対して垂
直に延びる底部４につながっている。支持体外周部２の
端面５と外面６は、弾性的な材料からなる被覆部材７に
よって覆われている。この被覆部材の外面は波状の成形
部８を備えている。この成形部は組み込み状態で、ラジ
アル軸シールリングを収容するケーシング内でのしっか
りした装着を保証する。被覆部材７は更に、支持体底部
４の外面９、端面ｌＯおよび内面１１の一部にわたって
延びている。底部４の内面１１において、被覆部材７は
底部の半径方向幅のほぼ半分にわたって延びていてもよ
い。従って、支持体１の外面は被覆部材７によって完全
に覆われている。

支持体底部４の外面９を覆う被覆部材７の一部は、凹部
１２を備えている。この凹部は支持体底部４と支持体外
周部２の間の移行部の高さまで達している。

被覆部材７は弾性部材１３につながっている。

この弾性部材はその自由端の方へ向かって円錐状に先細
になるように形成されているが、しかし例えば一定の厚
さを有していてもよい。弾性部材１３は分離して支持体
ｌまたはその被覆部材７に固定してもよい。エラストマ
ー材料からなる円錐形の弾性部材１３はその自由端に、
ポリテトラフルオルエチレンからなるリング状のシール
部材１４を備えている。弾性部材１３はシールすべき軸
の方へ向いたその自由端の内面に、凹部１６を備えてい
る。この凹部は弾性部材の端面１７側が開放している。

凹部にはリング状のシール部材４が装着されている。こ
のシール部材は端面を越えて軸方向に突き出ている。シ
ール部材Ｉ４は更に、弾性部材Ｉ３の内面■５を越えて
半径方向に突き出ている。それによって、ラジアル軸シ
ールリングは組み込み状態において専らシール部材１４
だけがシールすべき軸に載ることになる。

本実施例においてシール部材１４の断面は長方形である
が、他の適当な形、例えば円錐形であってもよい。シー
ル部材の半径方向外側と内側の長い面辺すなわち内外周
面１８．１９は、シール軸線３に対して鋭角をなしてい
る。これに応じて、シール部材１４の狭い面すなわち端
面２０，２１は両方とも、ラジアル軸シールリングのそ
れぞれの半径方向平面に対して鋭角をなしている。

弾性部材１３の内面１５と外面２２は、シール部材１４
の内外周面１８．１９よりも、シール軸線３に対して一
層小さい鋭角をなしている。しかし、シール部材１４の
内外周面１８．１９と弾性部材１３の両外面１５．２２
は互いに平行に延びていてもよい。

シール部材１４の半径方向外側の面１８をその長さの一
部にわたって覆う弾性部材１３の範囲２３は、シール部
材１４のほぼ半分の厚さである。

シール部材１４と弾性部材１３を固定連結するために、
範囲２３はシール部材１４の外周面１８の長さの半分以
上にわたって延びている。更に、弾性部材１３は支持体
底部４側の端面２０の範囲が次のように大きくなってい
る。すなわち、シール部材１４の厚さのほぼ全体にわた
ってシール部材に連結されるように大きくなっている。

弾性部材１３の良好な弾力性に悪影響を与えないように
するために、弾性部材の厚さはシール部材１４のところ
から減少している。

シール部材１４は軸方向において支持体４から間隔２４
だけ離れている。更に、円錐状の弾性部材１３が支持体
４から半径方向内側へ傾斜しているので、軸方向に見て
、シール部材１４は支持体底部４から半径方向間隔２５
だけ離れている。シール部材１４と支持体底部４の間の
範囲は、半径方向に作用する自由なばね部分２６を形成
する。

軸の回転時にこのばね部分が半径方向の衝撃を吸収する
ので、シール部材Ｉ４は妨げられずにかつ遅滞なく軸に
追従することができる。

シール部材１４は、支持体底部４の方が開放した円錐体
として形成されている。シール部材は被覆部材７の端面
２７からラジアル軸シールリングの中の方へ軸方向に離
隔して設けられている。シール部材すなわちシールリン
グ■４はそれが円錐形に形成されているため、組み込み
状態ではその軸方向の長さの一部だけがシールすべき軸
に載る。

ポリテトラフルオルエチレンからなるシールリングが押
圧されて軸に接するので、シールすべき軸上においてシ
ール面１９の狭い接触が保証される。

シール部材１４のシール面１９は、例えば戻しねじのよ
うな戻し装置３１を備えている。シール部材１４を上記
のように形成したので、非常に高いポンプ効果が戻し装
置３１によって達成される。

従って、このラジアル軸シールリングにより、高いポン
プ出力がシール部材１４によって得られる。

回転する軸が丸くないときまたは半径方向の振れを生じ
るときには、この振れは可とう性のばね部分２６によっ
て吸収される。このばね部分が半径方向の振れに追従す
ることができるので、軸の回転時にシールリング１４も
妨げられることなく軸の運動に追従することができる。

弾性部材１３の弾性特性はばね部分２６の厚さによって
および材料の選択によってその都度の用途に最適に合わ
せることかできる。弾性部材１３またはばね部分２６の
ための材料としては、ゴム、エラストマーおよび類似の
材料が考慮の対象になる。シールリング１４は公知のご
とく、溶着、接着、はめ込み、挟持、加硫等によって、
弾性部材１３に接続される。第１図の実施例の場合、弾
性部材Ｉ３は、ラジアル軸シールリングをシールすべき
軸にはめ込む際に、半径方向外側へ曲げられるので、シ
ールに必要な押圧力がシール部材１４の範囲において得
られる。

第２図の実施例の場合には、押圧力を発生するために、
環状ばね２８が設けられている。この環状ばねは弾性部
材１３ａの外面２２ａの環状溝２９内に設けられている
。環状ばね２８を軸方向において保持するために、弾性
部材１３ａはその自由端に厚みを増した部分３０を備え
ている。第２図のラジアル軸シールリングのその他の部
分は、第１図の実施例とほぼ同じように形成されている
。

第２図に示すように、シールリング１４ａと支持体１ａ
の底部４ａとの軸方向間隔は、前述の実施例の場合より
も短くなっている。従って、ばね部分２６または２６２
Ｌの軸方向長さによっても弾性特性を調整することがで
きる。シールリング１４ａは前述の実施例のシールリン
グ１４よりも長くかつ薄くなっている。シールリング１
４ａは同様に、戻し装置３１ａを備えている。この戻し
装置は戻しねじとして形成してもよいし、またねじれ溝
によって形成してもよい。

両実施例の場合には、シール機能と弾性機能のために、
異なる部品が設けられている。従って、この部品をその
都度の使用目的のために最適に形成および配置すること
ができる。弾性部材１３゜１３ａとシール部材１４，１
４ａは材料、強さおよび長さに関して次のように選定さ
れる。すなわち、シール能力と弾性に関して最適の作用
が得られるように選定される。ラジアル軸シールリング
によって、卓越した動的回転特性が得られる。軸の半径
方向の振れが発生しても、シール部材１４゜１４ａの高
いシール能力が損なわれることがない。

第３図の実施例の場合には同様に、シール部材１４ｂが
弾性部材１３ｂの端面１７を越えて延びている。シール
部材１４ｂはその約半分の長さが弾性部材１３ｂの凹部
１６ｂの中にある。この凹部は端面１７側が開放してい
る。シール部材１４ｂの下面１９ｂは、弾性部材１３ｂ
のばね部分２６ｂの内面１５ｂと同じ平面内にある。

弾性部材１３ｂの端面１７はシール部材１４ｂの表面１
８ｂに形成された凹部３３の壁３２につながっている。

壁３２は絶えず湾曲して凹部３３の底３４に移行してい
る。底３４は壁３２に対してほぼ直角であり、かつシー
ル部材１４ｂの表面１８ｂに鈍角をなしてつながってい
る。弾性部材１３ｂの厚さは支持体１ｂからシール部材
１４ｂへ向かって、特に連続して増大している。シール
部材１４ｂは断面が長方形であり、そしてその下面１９
ｂに戻し装置３１ｂを備えている。この戻し装置は戻し
ねじとしであるいはねじれ溝によって形成することがで
きる。

第４図の実施例の場合には、質量増大がシール部材１４
ｃによって達成される。シール部材は厚みを増した端部
分３７を有する。この端部分は弾性部材１３ｃのばね部
分２６ｃを越えて半径方向外側へ延びている。シール部
材１４ｃの半径方向外側の長手面１８ｃは絶えず湾曲し
て端部分３７の端面３８につながっている。この端面ば
半径方向外方へ延びていて、それに端面３９がほぼ垂直
に接続している。この端面３９は端面４０にほぼ直角に
接続し、この端面４０はシール部材１４ｃの端面２０ｃ
に対して平行に延び、かつそれに対して垂直に延びる内
周面１９ｃによって端面に接続している。ばね部分２６
ｃは端部分３７の端面３８に接続し、かつ半径方向内側
へ突出し周方向に延びるウェブ４１を備えている。この
ウェブ４１にはシール部材１４ｃの端面２０ｃが接して
いる。ウェブ４１の高さはシール部材１４ｃの厚さより
も低くなっている。シールリングのその他の部分は第１
図の実施例と同じように形成されている。

第４図には他の実施例が点線で示しである。この場合、
ばね部分２６ｃはシール部材１４ｃの端部分３７から離
れたところで終わっている。それによって形成された収
容室４２には環状ばね２８Ｃが収納されている。この環
状ばねはシールリングの組み込み状態において押圧力を
発生する。

すべての実施例において、シール部材は管によ−て形成
されている。この管はシートと比較して壁厚がはるかに
厚く、この壁厚だけによって静的および動的なシールを
行う。シール部材は特にポリテトラフルオルエチレンか
らなっている。しかし、ポリエステル−エラストマーま
たはポリウレタンのような剛性のある他の適当な材料か
らなっていてもよい。

前述の実施例の場合には、シール機能と弾性機能が二つ
の別個の部材によって行われる。それによって、この部
材をそれぞれの機能に最適に合わせることができる。特
にポリテトラフルオルエチレンからなるシール部材１４
，１４ａ、１４ｂ。

１４ｃはその剛性のために、シールすべき軸への密封接
触を保証する。軸の半径方向の振れが発生すると、この
振れは、シール部材１４．１４ａ。

１４ｂ、１４ｃと支持体１．ｌａ、ｌｂの間にある半径
方向に作用する自由ばね区間２６，２６ａ。

２６ｂ、２６ｃによって受は止められる。このばね区間
はそれが可どう性に形成されているため、充分弾力性が
あり、軸のいびつを補償することができる。すなわち、
軸の半径方向の振れがこの可とう性の自由区間２６，２
６ａ、２６ｂ、２６ｃによって受は止められるので、中
実従って曲がらない、シール部材１４，１４ａ、１４ｂ
、１４ｃが妨げられずにかつ遅滞なく軸に追従すること
ができる。シール機能と弾性機能を二つの異なる部品に
分けたことにより、シール部材１４．１４ａ。

１４ｂ、１４ｃを比較的に厚く形成することができるの
で、シール部材を管部材によって簡単に作り、弾性部材
１３．１３ａ、１３ｂ、１３ｃに接続することができる
。シール部材１４，１４ａ。

１４ｂ、１４ｃが、シートよりも壁厚がはるかに厚い成
形体であるので、それだけでラジアル軸シールリングの
静的なシール作用と動的なシール作用を行う。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るラジアル軸シールリングの第１
の実施例の半分の軸方向断面図、第２図は本発明に係る
ラジアル軸シールリングの第２の実施例の、第１図と同
様な図、第３図と第４図はそれぞれ、本発明に係るラジ
アル軸シールリングの他の二つの実施例の一部を示す図
である。１、ｌａ、ｌｂ・・・支持体、　２・・・外周部、　３
・・・シール軸線、　４，４ａ・・・底部、　５・・・
端面、　６・・・外面、　　７・・・被覆部材、　８・
・・成形部、　９・・・外面、　　ＩＯ・・・端面、　
　ＩＩ・・・内面、１２−−−凹部、　　１３，１３ａ
、１３ｂ、１３ｃ・・・弾性部材、　　１４，１４ａ、
１４ｂ。ｌ°４ｃ・・・シール部材、　　１５．１５ｂ−−−内
面、　　１６．］６ｂ・・・凹部、　　１７・・・端面
、　　１８．１８ｂ、１９，１９ｂ、１９ｃ・・・内外
周面、　２０，２０ｃ、２１・・・端面、　２２，２２
ａ・・・外面、　２３・・・弾性部材の範囲、　２４・
・・軸方向間隔、２５・・・半径方向間隔、　２６．２
６ａ、２６ｂ、２６ｃ・・・ばね部分、　２７・・・端
面、　２８・・・環状ばね、　２９・・・環状溝、　３
０−−−増厚部分、　３１，３１ａ。３１ｂ・・・戻し装置、　３２・・・壁、　３３・・・
凹部、　３４・、・底、　３７一−一端部分、　３８・
・・端面、　３９・・・端面、４０・・・端面、　４１
・・・ウェブ、　４２・・・収容室ｃカ（’Ｊ ζ力Ｃ） ζ力Ｌ−コ＼才ｎ匡　　　　υ

Claims

【特許請求の範囲】１、支持体と、シールすべき軸に接する比較的に剛性の
ある、特にポリテトラフルオルエチレンからなるシール
部材と、可撓性の弾性部材とを備え、シール部材が弾性
部材の凹部内に設けられ、かつ支持体から離隔された成
形体として形成され、シール部材と支持体の間に、半径
方向に作用する拘束されないばね部分が形成されるよう
に、弾性部材がシール部材と支持体を連結しているラジ
アル軸シールリングにおいて、凹部（１６、１６ｂ）が
弾性部材（１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）の端面側で
開放し、シール部材（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）
が弾性部材（１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）の端面を
越えて延び、この突出部分が軸に載ってシールを行うこ
とを特徴とするラジアル軸シールリング。２、シール部材（１４、１４ａ、１４ｂ）の断面が長方
形であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
ラジアル軸シールリング。３、シール部材（１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ）がシ
ールすべき軸と反対の側（１８、１８ｂ、１８ｃ）でそ
の軸方向幅の少なくとも半分にわたって、弾性部材（１
３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）によって覆われているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
のラジアル軸シールリング。４、弾性部材（１３ｃ）の自由端の範囲においてシール
部分（１４ｃ）が補強されて形成されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか
一つに記載のラジアル軸シールリング。５、シール部材（１４ｃ）が厚みを増した端部（３７）
を有することを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
ラジアル軸シールリング。６、厚みを増した端部（３７）が弾性部材（１３ｃ）を
越えて半径方向外方へ突出していることを特徴とする特
許請求の範囲第５項記載のラジアル軸シールリング。７、弾性部材（１３ｃ）が端部（３７）の軸方向内側の
端面（３８）につながっていることを特徴とする特許請
求の範囲第５項記載のラジアル軸シールリング。８、弾性部材（１３ｃ）が、半径方向内方へ突き出た少
なくとも一つの突起（４１）、特に周方向のウェブを備
え、シール部材（１４ｃ）がこの突起に接触して固定さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第５項から第
７項までのいずれか一つに記載のラジアル軸シールリン
グ。９、シールすべき軸の側の、シール部材（１４ｂ）の面
（１９ｂ）が、弾性部材（１３ｂ）の内面（１５ｂ）と
同一平面上に並んでいることを特徴とする特許請求の範
囲第１項から第８項までのいずれか一つに記載のラジア
ル軸シールリング。