JP2001050451A - 交替する媒体のためのロータリジョイント - Google Patents
交替する媒体のためのロータリジョイントInfo
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Abstract
する部品の回転数が高い場合でも漏れ損失が少ないロー
タリジョイントを提供する。 【解決手段】 本発明は平らでほぼ円環状の2つのスラ
イドシール面4,6の形をした第1のシール7を備え、
このスライドシール面が回転機械部分1の回転軸線10
に対してほぼ同心的に配置され、スライドシール面が回
転機械部分1の回転中もはや互いに接触しないように、
軸方向に互いに離れるよう移動可能である、固定機械部
分3から回転機械部分1に、潤滑媒体と非潤滑媒体を交
替して通過案内するためのロータリジョイントに関す
る。付加的な円筒状のシール17が設けられ、このシー
ルのシール面は、狭いシール隙間を有するように互いに
同心的に配置された円筒状の周面14,16によって形
成され、円筒状のシールは漏洩流れ方向においてロータ
リジョイントの貫通流路20と第1のシール7の間に配
置されている。
Description
分から回転する機械部分に、潤滑媒体と非潤滑媒体を交
替して通過案内するためのロータリジョイントに関し、
更に詳しくは、互いに滑動するように配置された平らで
ほぼ円環状の2つのスライドシール面の形をした第1の
シールを備え、このスライドシール面が回転する機械部
分(1)の回転軸線に対してほぼ同心的に配置され、ス
ライドシール面が少なくとも、回転する機械部分の相対
回転中もはや互いに接触しないように、軸方向に互いに
離れるよう移動可能である、ロータリジョイントに係
る。
リジョイント”とも呼ばれるこのようなロータリジョイ
ントは、既に知られている。潤滑媒体が供給されるとき
に、平らな両スライドシール面は互いに接触する。この
場合、潤滑媒体が互いに滑動するシール面の間に潤滑フ
ィルムを形成するので、高い回転数の場合にも過剰の摩
擦熱が発生しない。もしそうしないと、この摩擦熱によ
り、スライドシール面が非常に早く破壊されることにな
る。
機械部分がある程度の回転速度で回転するときに、スラ
イドシール面は軸方向に互いに離れるように移動しなけ
ればならない。この場合、潤滑フィルムがスライドシー
ル面の間に形成されず、セラミック材料からなるシール
面が無潤滑で互いに滑動する場合、シール面は非常に早
く高温になり、それによって、回転する機械部分の回転
速度が比較的に低く、潤滑媒体の供給の場合のシールの
設計最高回転数よりもはるかに低いときでも破壊され
る。
が軸方向において少しだけ互いに離れるように移動する
ことによって可能である。この場合、そのときに大きく
なるシール隙間はいかなる場合でも、次のような大きさ
でなければならない。すなわち、ロータリジョイントを
取付けた装置全体の部品許容誤差を考慮して、潤滑媒体
が供給されない間スライドシール面が接触しないような
大きさでなければならない。
分の回転中に潤滑特性を有していない他の媒体が供給さ
れる。例えば工作機械において、第1の加工相の間、冷
却件潤滑剤としての水と油のエマルジョンが中空の主軸
を通って供給され、この主軸の一端がロータリジョイン
トの回転する部分に連結されているかあるいはこの回転
する部分であり、そして他の加工相の間、例えば穿孔穴
に吹き付けられるためあるいは工具の加工範囲に吹き付
けるために圧縮空気が供給され、その際工具は回転しつ
づけている。
れる、スライドシール面を損傷しないようにするシール
隙間は勿論、多量の圧縮空気がこのシール隙間を通って
漏洩するという欠点がある。これにより、圧力が低下
し、それによって加工場所に供給される圧縮空気の作用
が低下するだけでなく、エネルギー損失が大きくなる。
して、本発明の課題は、いわゆる無潤滑運転可能である
にもかかわらず、非潤滑媒体を通過案内するときにもお
よび回転する部品の回転数が高い場合もで漏れ損失が少
ない、冒頭に述べて種類のロータリジョイントを提供す
ることである。
のシールのほかに、付加的な円筒状のシールが設けら
れ、このシールのシール面が、狭いシール隙間を有する
ように互いに同心的に配置された円筒状の周面によって
形成され、円筒状のシールが漏洩流れ方向においてロー
タリジョイントの貫通流路と第1のシールの間に配置さ
れていることによって解決される。
ールの拡大する軸方向隙間を通過する前に、円筒状周面
によって形成されたシールとその間に形成された狭いシ
ール隙間を通過しなければならない。このシール隙間は
勿論、非潤滑媒体を供給する場合に、平らなスライドシ
ール面の間の軸方向の隙間よりもはるかに狭くて小さく
形成することができる。
容誤差で製作可能である。なぜなら、小さな直径の円筒
状の面の場合、非常に小さな許容誤差を保つことができ
るからである。これに対して、平らなスライドシール面
の間の軸方向の間隔は、それに連結された比較的に長い
すべての部品によって影響を受けるので、軸方向の面の
場合には、ロータリジョイントを無潤滑運転可能にする
ためには、はるかに大きな安全間隔を保つべきであるか
らである。更に、いかなる場合でも、本発明の好ましい
実施形に従って、円筒状の周面の半径は、第1のシール
の平らな円筒状スライドシール面の内径よりも小さい。
この円筒状の周面の半径が小さいために、互いに向き合
うシール面の間の相対速度は小さく、従って軽く接触す
る場合でも摩擦熱の発生は比較的に少ない。
0,000回転/分の高い回転数で固定された機械部分
と相対的に回転するときでも、例えば圧縮空気のような
きわめて粘性の低い媒体を、非常に少ない漏れでロータ
リジョイントを通過させることができる。
は勿論円筒状のシール面の間の狭い半径方向シール隙間
に侵入し、そこから平らなスライドシール面の間の軸方
向隙間に達する。この場合しかし、シール面が互いに押
し付けられ、シール隙間を、潤滑媒体によって生じる潤
滑フィルムの厚さに縮小する。
る機械部分に連結され、内側の円筒状周面が固定された
機械部分に連結されていると合目的である。勿論、原理
的には逆の配置も可能である。
周面が軸方向において第1の平らなシールの範囲とオー
バーラップしていると合目的である。換言すると、スリ
ーブに設けられた内側の円筒状周面が、固定された機械
部分または回転する機械部分に連結され、平らなシール
面を有するシールがスリーブを備え、この場合平らなシ
ール面が固定された機械部分または回転する機械部分に
連結され、平らな第1のシールを越えて軸方向に突出す
るこのスリーブの部分または円筒状の壁が第2のシール
の内側または外側のシール面を形成している。
勢されて接触していると合目的的である。これは、平ら
なシール面が通常の場合所定の押圧力で接触するので、
ロータリジョイントは潤滑媒体が供給されるように設計
され、非潤滑媒体の供給のためにスライドシール面が弾
性体の力に抗して軸方向に離れるように移動しなければ
ならない。これは多くの用途の場合短い加工サイクルで
ある。
接または間接的に支持する部分は好ましくは、平らなシ
ール面が離れるように移動して軸方向のシール隙間幅を
形成し得るように形成されている。このシール隙間幅は
第2のシールの円筒状周面の間の半径方向のシール隙間
幅の少なくとも10倍である。
隙間の幅は最大で、第1のシールの必要な軸方向最小隙
間幅の10分の1である。この軸方向最小隙間は無潤滑
運転を保証するためにいかなる場合でも持続運転できる
ようでなければならない。平らなスライドシール面と比
べて円筒状周面の小さな半径を考慮して、および平らな
シール面の間の半径方向の流路と比較して円筒状シール
面に沿った軸方向の流路を考慮して、上記の実施形によ
り、漏れ量が、無潤滑運転を可能にするために大きなシ
ール隙間を有する平らなシールだけを設ける場合と比べ
て、100分の1以下に減少する。
ョイントが統合されたころがり軸受と、このころがり軸
受内に回転可能に収容された中空軸を備え、この中空軸
が外側の円筒状周面に一体に連結されている。
わめて正確な案内が達成可能であるので、このシール面
は非常に小さな誤差で製作可能である。すなわち半径方
向のシール隙間を非常に狭くすることができる。
の実施形では、このスライドシール面が、それぞれ固定
された機械部分と回転する機械部分に固定および密封連
結可能なスライドシールリングに設けられている。
料、例えばセラミックスから作られているので、スライ
ドシール面を、所属の部分に固定および密封連結可能な
分離されたリングに配置すると、特に合目的である。
ールの内側と外側の円筒状周面が半径方向において弾性
的に撓むように支持されていると合目的である。これに
より、小さな誤差と互いに向き合うシール面のいびつな
丸みが容易に補正可能であり、大きすぎる摩擦と円筒状
の面の磨耗を生じることがない。
方向の供給口が本発明によるロータリジョイントに設け
られ、潤滑媒体のための軸方向の供給口が、ロータリジ
ョイントの端部の中央に設けられている。しかし、この
位置は容易に交換可能である。
ないで行うために、本発明の好ましい実施形では更に、
ガスまたは非潤滑媒体のための供給口と、潤滑媒体のた
めの供給口がそれぞれ、逆止弁によって、供給方向の方
へのこの媒体または他の媒体の流出を防止している。
軸方向に供給され、非潤滑媒体がスリーブ(ブッシュ)
に半径方向に供給され、このスリーブが固定された機械
部分内で回転不可能にかつ軸方向に摺動可能に支承さ
れ、第1と第2のシールの固定された機械部分のシール
面を支持している。この実施形の場合、潤滑媒体を軸方
向に供給する際に、圧力が軸方向に移動可能なスリーブ
に加わる。それによって、このスリーブに設けられた逆
止弁が開放し、スリーブの平らなスライドシール面が回
転する機械部分のスライドシール面に軸方向に押しつけ
られる。従って、潤滑媒体の供給時に、所望な狭いシー
ル隙間が自動的に生じる。潤滑媒体の供給が停止する
と、スリーブに対して軸方向に作用する圧力が低下し、
その代わりに、非潤滑媒体がスリーブの半径方向の供給
口を通って供給され、その圧力が第2の逆止弁を開放す
るだけでなく、最初に述べた逆止弁を、潤滑媒体の供給
方向と反対方向に軸方向に付勢する。それによって、ス
リーブが軸方向に戻され、平らな両スライドシール面は
離れるように移動する。これにより、シール面の所望な
位置が潤滑媒体または非潤滑媒体の交互の供給によって
自動的に生じる。
を使用するときには勿論、固定された機械部分の、スラ
イドシール面を支持するスリーブを、潤滑媒体の圧力に
抗して弾性体によって付勢することができる。それによ
って、通常の場合、すなわち潤滑媒体を供給しない場
合、平らなスライドシール面4,6は互いに離れるよう
に移動し、互いに接触しない。
途は、好ましい実施の形態の次の説明と図から明らかで
ある。
3が示してある。このケーシングは固定された機械部分
であるかまたは固定された機械部分に連結されている。
更に、通路20を有する中空軸13を備えた回転可能な
機械部分1が示してある。この通路20は半径方向の供
給口5または軸方向の供給口25に選択的に接続可能で
ある。この供給口はそれぞれ、逆止弁19または21に
よって逆流、特にそれぞれ他の媒体の逆流が防止されて
いる。
は、半径方向の第1のシール7と軸方向の第2のシール
17を介して互いに連結されている。半径方向のシール
7はスライドシール面4,6を有する2個のスライドデ
ィスクまたはスライドリング24,26によって形成さ
れている。このスライドシール面はロータリジョイント
の半径方向平面内に位置する。
口が25によって示してある。流れ方向において入口2
5の前方に逆止弁21が設けられている。この逆止弁は
ロータリジョイントに供給される潤滑媒体の圧力によっ
て開放される。その際同時に、逆止弁21とスリーブ1
1の端面と段差部に作用する圧力によって、スリーブ1
1が、軸方向に(図において左側に)動かされる。従っ
て、シール面4と6の間のシール隙間7が閉じる。この
場合、図2に示すように、スリーブ11の当接フランジ
33は対応するケーシング当接部に対して隙間aだけ離
れるよに移動する。理解されるように、フランジ33は
固定保持ボルトによって、固定されたケーシングまたは
機械部分3に回転しないように保持されている。
って消費個所の方に流れることができる。潤滑媒体の圧
力によって同時に、潤滑しない他の媒体(非潤滑媒体)
のための供給口内の逆止弁19が閉鎖保持される。潤滑
する媒体は更に、円筒状の面14,16の間の半径方向
シール隙間を通過し、最後にスライドシール面4.6の
間の隙間内に侵入し、そこで潤滑フィルムを形成する。
この潤滑フィルムは同時にシール作用する。漏洩室がス
ライドシールリング24,26を取り囲んでいるので、
流出する媒体はこの漏洩室に捕集され、図1に示した漏
洩接続口12を経て排出可能である。しかし、流出する
漏洩量はシールのこの形状により非常に少ない。
おけるこの媒体の圧力は、逆止弁21が閉じるほどに低
下する。続いて、半径方向の供給口5を通って他の媒
体、例えば圧縮空気を供給することができる。先ず最初
に、流入する圧縮空気によって通路20内に残る潤滑媒
体が押し出された後で、圧縮空気は通路20を通って案
内される。半径方向からスリーブ11に供給されるかま
たはこのスリーブに固定連結された、逆止弁21を支持
するスリーブに供給される潤滑しない媒体の圧力によ
り、逆止弁21が、潤滑媒体の供給と反対方向に圧力で
付勢されるので、スリーブ11は軸方向に(図において
右側に)戻されれ、図3に拡大して示すような位置に達
する。その際、フランジ33と固定されたケーシング3
との間の隙間aが閉じ、その代わりにスライドシール面
4,6の間の隙間Sが開放する。そして、スライドシー
ル面4,6は小さいがしかしはっきりした間隔を互いに
有する。この間隔は典型的な場合には、面14,16の
間の半径方向間隔sの10〜15倍の大きさである。圧
縮空気の圧力によって更に、逆止弁21が閉鎖保持され
同時に、弁19がこの圧力に基づいて開放する。この圧
縮空気は前述の潤滑媒体と同じ漏洩路を通って漏洩する
ことができる。この場合勿論、スライドシール面4,6
の間の軸方向の隙間Sははるかに大きい。しかしなが
ら、円筒状外周面14,16の間の半径方向の狭い隙間
が充分な流れ抵抗を生じるので、圧縮空気の損失を充分
に少なくすることができ、この損失は、圧縮空気が面
4,6の間の軸方向の隙間を通って直接漏洩するときの
損失よりも小さい。
ブ11の中空円筒状の突出部上にある。このスリーブは
ロータリジョイントのケーシング3内に封隙的にかつ既
述のように軸方向に移動可能に挿入されている。
する中空軸13の穴の内部にあり、この中空軸の穴と同
心的である。中空軸13は軸方向に移動可能に支承して
もよく、場合によっては軸方向の端部ストッパーの間で
軸方向に移動可能に支承してもよい。それによって、ク
ランプ装置等を操作することができる。
および組み立てのために役立ち、ここではそれ以上説明
不要である。
ある。この実施の形態はほとんどの部分が図1の実施の
形態と同一であるが、若干違っている。例えば中央の接
続口25′はケーシングの手前の端部で半径方向外側に
に案内されている。この場合、媒体の供給は最終的には
中央で軸方向に行われる。図1の実施の形態に対する主
たる違いは、中空軸13′がケーシング3内で玉軸受で
軸受されて保持されていることにある。それによって、
中空軸の良好な案内が可能であり、特にこの案内は円筒
状のシール面14,16のきわめて近くで行われ、軸受
け22,23はシール面16を設けたケーシングに統合
されている。従って、円筒状の周面14,16は小さな
誤差で製作可能であり、よって潤滑しない媒体の漏れ損
失が更に小さくなる。
ている。この穴は中空軸内に収容され軸方向に摺動可能
なクランプ棒を相対回転しないように連行回転させる。
図4には図示していないが、一方のシール面は半径方向
において多少弾性的に支持されている。それによって、
面14,16の丸みの許容誤差を或る程度補償すること
ができる。
面図である。
範囲の部分拡大図である。
分拡大図である。
の、図1と同様な縦断面図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 固定された機械部分(3)から回転する
機械部分(1)に、潤滑媒体と非潤滑媒体を交替して通
過案内するためのロータリジョイントであって、 互いに滑動するように配置された平らでほぼ円環状の2
つのスライドシール面(4,6)の形をした第1のシー
ル(7)を備え、このスライドシール面が回転する機械
部分(1)の回転軸線(10)に対してほぼ同心的に配
置され、スライドシール面が回転する機械部分(1)の
回転中もはや互いに接触しないように、軸方向に互いに
離れるよう移動可能である、ロータリジョイントにおい
て、 付加的な円筒状のシール(17)が設けられ、このシー
ルのシール面が、狭いシール隙間を有するように互いに
同心的に配置された円筒状の周面(14,16)によっ
て形成され、円筒状のシール(17)が漏洩流れ方向に
おいてロータリジョイントの貫通流路(20)と第1の
シール(7)の間に配置されていることを特徴とするロ
ータリジョイント。 - 【請求項2】 リング状のスライドシール面(4,6)
が、第2のシール(17)の円筒状周面(14,16)
の直径よりも大きな内径を有することを特徴とする請求
項1記載のロータリジョイント。 - 【請求項3】 外側の円筒状周面(14)が回転する機
械部分(1)に連結され、内側の円筒状周面(16)が
固定された機械部分(3)に連結されていることを特徴
とする請求項1または2記載のロータリジョイント。 - 【請求項4】 内側の円筒状周面(16)が軸方向にお
いて第1の平らなシール(7)の範囲とオーバーラップ
していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つ
に記載のロータリジョイント。 - 【請求項5】 平らなシール面(4,6)が互いに弾性
的に付勢されて接触していることを特徴とする請求項1
〜4のいずれか一つに記載のロータリジョイント。 - 【請求項6】 平らなシール面(4,6)が離れるよう
に移動して軸方向のシール隙間幅を形成可能であり、こ
のシール隙間幅が円筒状周面(14,16)の間の半径
方向のシール隙間幅の少なくとも10倍であることを特
徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載のロータリ
ジョイント。 - 【請求項7】 ロータリジョイントが統合されたころが
り軸受(22,23)と、このころがり軸受内に回転可
能に収容された中空軸(13′)を備え、この中空軸が
外側の円筒状周面(14)に一体に連結されていること
を特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載のロー
タリジョイント。 - 【請求項8】 平らなスライドシール面(4,6)が、
それぞれ固定された機械部分(3)と回転する機械部分
(1)に固定連結および密封連結可能なスライドシール
リング(24,26)に設けられていることを特徴とす
る請求項1〜7のいずれか一つに記載のロータリジョイ
ント。 - 【請求項9】 内側と外側の円筒状周面(14,16)
が半径方向において弾性的に撓むように支持されている
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の
ロータリジョイント。 - 【請求項10】 ガス状媒体または非潤滑媒体のための
半径方向の供給口(5)と、潤滑媒体のための軸方向の
供給口(25)が、固定された機械部分(3)に固定連
結されたロータリジョイントのケーシングに設けられて
いることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記
載のロータリジョイント。 - 【請求項11】 ガスまたは非潤滑媒体のための供給口
(5)と、潤滑媒体のための軸方向の供給口(25)が
それぞれ、逆止弁(19または21)によって媒体の流
出を防止していることを特徴とする請求項10記載のロ
ータリジョイント。 - 【請求項12】 固定された機械部分のシール面(6,
16)が軸方向に移動可能に支承されたスリーブ(1
1)に設けられ、このスリーブが軸方向に供給される潤
滑媒体のための逆止弁(21)を支持し、非潤滑媒体が
逆止弁とシール面(6,16)のとの間に開口する半径
方向の開口を通って供給されることを特徴とする請求項
1〜11のいずれか一つに記載のロータリジョイント。
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