JP2002536604A - 軸受けアイソレータ - Google Patents

軸受けアイソレータ

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JP2002536604A
JP2002536604A JP2000597572A JP2000597572A JP2002536604A JP 2002536604 A JP2002536604 A JP 2002536604A JP 2000597572 A JP2000597572 A JP 2000597572A JP 2000597572 A JP2000597572 A JP 2000597572A JP 2002536604 A JP2002536604 A JP 2002536604A
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insert
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デービッド・シー・オーロースキー
トーマス・ディー・コー
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アイソテック・オブ・イリノイ・インコーポレーテッド
デービッド・シー・オーロースキー
トーマス・ディー・コー
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Abstract

(57)【要約】 回転軸（１０）の周りを密封するラビリンス及び接触シール組立体の組み合わせ。この組立体は、ロータ部材（１３）を含み、このロータ部材（１３）は、ステータ（１４）に挿入された接触シールが回転に対して軸（１０）の軸線部分をカバーする延長部分（１３a）を有する。ステータ（１４）の密封インサート（２１）は、密封材料が摩耗したときに交換することができる。ロータスリーブの外面またはロータ（１３）の軸線方向の延長部（１３a)の外面は、シールインサート（２１）が接触するスリーブ面に正確に輪郭を生じる平行な円形の凹凸またはディスク状の輪郭を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、回転装置に使用される軸密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数の加工工場において装置稼働状態が極端に密なこと、保守要因の低減、装
置の構成及び補助的回転装置の欠如等の理由によって回転装置の適当な保守を行
うことは困難な状態となっている。
【０００３】 ゴム製のリップシール、クリアランスラビリンスシール及び磁気シールを含む
軸受け環境の完全性を保護するために種々の形態の軸密封装置が使用されている
。リップシールまたはＯリング軸シールは、迅速に摩耗し故障する虞がある。こ
れらのシールは、更に動作装置のオイルリザーバに多量の水分及び他の汚染物が
入ることを許容し故障することは知られている。
【０００４】 ラビリンス型のシールは、密接に関連したステータ及びロータリングを含んで
おり、これらは互いに接触しないがそれらの間にラビリンス通路を形成している
。かかるラビリンス型シールが考案され、使用されておりかつ該シールは、Orlo
wskiに付与された米国特許第4,706,968号及び米国特許第4,989,883号及び米国特
許第5,069,461号更にはここで引用されOrlowskiに付与された他の特許に示され
ている。米国特許第4,989,883号及び米国特許第5,069,461号に説明されたように
、軸が休止しているときの静止密封動作を改良するために種々の形態のＯリング
シールの使用及び軸が回転しているときに非接触動的密封動作を提供するラビリ
ンスシール改良が開示され、権利請求されている。
【０００５】 さらに、オイルミスト潤滑剤の改良において、Orlowskiによる米国特許出願第
08/882,123号に合体リングが示され、権利請求されている。この合体リングは、
軸から離れる垂直平面においてその輪郭状で所定の角度で第２のロータに接触す
るように配置されている。この軸に隣接した合体リングは、Orlowskiによる米国
特許出願第08/701,815号によって示されている。この第２のロータは、増大した
直径部分を有し、それを制御することができる装置に向かって合体した潤滑オイ
ルを逆流させる傾向がある。
【０００６】 多くの状況及び用途において、潤滑剤の一部が回転軸の回転前または回転中に
あふれ出る。 このようなことが歯車ボックス近傍で生じた場合、この近傍ではそれらの下方
部品をカバーする適当な潤滑剤の供給が行われることなく軸受けが回転しないこ
とを確実に行うためにわずかな量の潤滑剤が貯蔵される。またこの参考例に示し
たオイルミスト潤滑剤は、他の独特な問題を呈する。軸受け面に衝突しないミス
トは合体せず、軸受け包囲体の外側の環境に入る虞がある。時々、切り欠かれた
リップシールは、回避ルートを提供し、時々、消費されたミストはミストを回収
するために搬送するパイプを通って流れ、ある場合には、ミストは合体され、ポ
ンプに戻る。本発明においては、これらの困難な潤滑状況、すなわち、オイルが
あふれるか、またはオイルの一部があふれるミストの潤滑装置においてオイルま
たは潤滑剤が漏れることを防止するように構成され機能する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ステータに潤滑剤のインサートを使用することによって回転
軸の周り、及び軸とハウジングとの間にシールを提供し、ハウジングから潤滑剤
が漏れることを防止し、ハウジングに汚れが入ることを防止することであり、こ
のインサートは、ロータの延長部と組み合わされてシール全体及び絶対シール、
すなわち、ハウジングの外側への潤滑剤の漏れを防止し、同時に軸受けに汚れが
入ることを防止するシールを提供する。
【０００８】 ラビリンスシールを使用する従来技術の密封機構は、潤滑剤の多数の通常の位
置及び水準において適当なシールを提供した。本発明は、軸受けハウジングに潤
滑剤及び汚れが流入流出しない新しいシールを提供する。従来技術のシールは、
ロータの硬い表面に螺旋工具によってつけられた跡の回転方向に依存してハウジ
ングに潤滑剤及び汚れの流れを押す。さらに、通常の軸受け密封面は、シールの
回転部分すなわちロータより柔らかいので、溝は軸の軸線方向の運動の後、改善
されなければならない。本発明は、軸が作動するときスリーブの境界のシールを
一定して連続的に摩耗する傾向があるロータスリーブに通常形成されている螺旋
溝を取り外す。
【０００９】 本発明は、密封面を形成し、軸に対してではなくロータの一部に対して回転す
るインサートをステータに提供する。軸と接触しないことにより、密封材料の摩
耗及び破裂から生じる軸への損傷を防止する。シールインサートをステータに利
用する他の利点は、この分野のメーカか、既存の機械のいずれかで密封材料の設
定を変更する手段を提供することである。
【００１０】 本発明の他の利点は、ロータ、スリーブ、またはロータの軸線方向の延長部の
表面の新らしい機械加工であり、これは、軸受けハウジングに連続したロータス
リーブ面の輪郭またはディスク状の輪郭を提供する。この新しい機械加工は、間
に円形の複数の溝を有する複数の平行なディスクを提供し、寸法が微小であるが
、軸またはロータの軸線方向の動きが新しい組の同一の溝上に軸またはロータを
再配置するようにすべて同じ寸法形状で等間隔である。
【００１１】 ロータスリーブの表面の切削によって、非常に円滑な不定形の仕上げを行うが
、密封成分のハイドロプレイニングを生じ、これによりオイルを軸受けから離れ
るようにすることができる。
【００１２】 この新しい軸受けアイソレータ軸受けは、軸の大きな部分を包囲するロータを
提供し、軸を保護するように作動する。ハウジング及び中の潤滑剤の外部への全
体的な制限または密封が達成される。この軸受けアイソレータは、実験室で試験
され、一滴の潤滑剤も外に漏れることなく千時間にわたって作動した。
【００１３】 また、本発明は、密封を改良し、ステータに挿入された密封材料内に配置され
た独特の励起リングを提供する。このリングは、挿入された密封材料とロータと
の間に一定の圧力を維持する。
【００１４】 本発明の他の利点及び実施形態は、図面及び従来の特許を参照して次の詳細な
説明を読むときに明らかになる。 本発明は、ロータの表面に螺旋溝を形成する機械加工法による従来技術に対し
て軸の回転方向とは無関係に全体の密封を提供する。この従来の技術の機械加工
された溝は、ロータに機械加工されたねじ面の方向及び回転方向に依存して潤滑
剤をハウジングに出入りさせるように作用する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、軸１０に取り付けられた新規な密封機構を含む軸受けアイソレータ１
８を示す。この軸１０は、アイソレータ１８及びハウジング１１を通って突出し
ている。ステータ１４と、アイソレータ１８を所定の位置に保持するシール１７
と、を備えている本発明の新しいアイソレータが示されている。ロータ１３は、
摩擦シール１５によって軸に固定されている。ロータ１３は、シール１５の摩擦
係合によって軸１０の回転運動に従う。ラビリンス及び通路は図面に図示したよ
うなものであり、詳細は説明しない。なぜならば、このような説明は、当業者に
よって容易に理解されるからである。
【００１６】 本発明の新規性は、ステータ内のキャビティまたは溝の形成を含む。この溝２
０は、ステータ１４とロータ１３との間の全体キャビティとして形成される。キ
ャビティ即ち溝２０の一方の側はステータ１４に面し、他方の側はロータ１３に
面する。キャビティ２０に嵌合されるインサート２１は、通常、比較的柔らかい
強化PTFEまたはテフロン（商標名）から作られる。この密封インサート２１は、
通常のロータの延長部分として考慮されるロータスリーブ１３aの周りに嵌合さ
れている。
【００１７】 インサートは、ロータスリーブと通常０．１２７ｃｍ（０．０５０インチ）以
上の境界部分を有する。このインサート２１は、比較的硬いロータスリーブ即ち
延長部１３aによって組付られ装着され、それにより該インサート２１はロータ
スリーブ１３aの円形溝の輪郭を正確に呈する。これらの円形溝は、寸法及び形
状（図示せず）が微小であり、実際には平行なディスクを形成している。これら
の平行なディスク即ち微小溝は、インサート２１と細長いスリーブ１３aの境界
でディスクと対応する溝との間の摩耗によって完全にシールしている。
【００１８】 インサート２１は、その中にキャビティ２２を有し、ロータ１３の細長いスリ
ーブ１３ａに隣接したインサート２１の部分は、たわみかつ表面のロータスリー
ブ１３aの部分にきつく嵌合されることができる厚さを有する。インサート２１
に形成されたリップ２３は、弾性材料から成る独特の励起リング２５によって所
定の位置に保持される。このリング２５は、レセプタ溝２６内に配置され、この
溝２６は、一定の力でインサートをスリーブ境界に保持するためにリップ２３の
インサート２１に機械加工される。密封インサート２１は、１つまたは複数の炭
素粒子、炭素、黒鉛形態、石炭の形態の炭素、ガラス、マイカまたは他の補強材
料を含む補強されたPTFE成分から機械加工される。PTFEは、性質が潤滑性を有し
、多数の形態の上述したような材料と混合しても潤滑性が残る。
【００１９】 ステータインサート２１は、取替可能であり、シールハウジング構造の一部分
ではない。これは、アイソレータの一部のみ交換する能力を提供し、このような
交換はこれまでは不可能であった。励起リング２５は、シールの連続した寸法の
安定性及び完全性が維持されるようにスリーブ１３aによるインサート２１また
はインサート２１のリップ２３の摩耗を補償する。励起リング２５は、ビトン（
Viton)、ニトライル(Nitrile)、アフラス（Afras)または他の適当なエラストマ
ーでつくられ、Ｏリング形態を有している。ビトンはデュポン社によって製造さ
れている。
【００２０】 ロータ１３全体は、耐摩耗性材料からつくられなければならない。ロータは４
１６ステンレススチールから作られ得るが、他の硬い金属及びある公式を持った
セラミックスを含む材料からも作られることができる。もしセラミックス材料を
使用する場合には、ロータ及びスリーブは、セラミックスを焼結する前に上述の
プランジ加工を施さなければならない。
【００２１】 本発明は、従来のように通常の切断治具を用いて機械加工される軸またはスリ
ーブと出合う問題、即ち、表面が単一方向に螺旋形態をなすという問題をなくす
ものである。螺旋工具によって形成される切削跡はネジとして作用する。ロータ
スリーブは、密封材料と接触する点において回転方向及びスパイラルカットの方
向に依存して潤滑剤を軸受けハウジング内に又はそこからねじ込み又は送り出す
。さらに、ロータスリーブ１３aにおいて螺旋溝は、軸１０が回転するとき、イ
ンサート２１のスリーブ境界へのシールを一定して連続的にすりむく傾向がある
。
【００２２】 ロータスリーブ１３aの表面の切削は、非常に円滑であり、固有の方向性を有
しないように不定形な仕上げであるが、このようなガラス状の表面は、密封成分
のハイドロプレイニングを生じ、シールを越えてオイルが移動することを可能に
する。
【００２３】 ネジまたはポンプ動作の問題をなくす本発明の１つの新しい側面は、仕上げ機
械加工がロータ１３またはロータスリーブ１３aの垂直プランジ機械加工によっ
て行われることである。ロータスリーブの表面１３aまたはロータ１３の細長い
部分で実行される最終の機械的処理は、正方形の端部を有するプランジ工具によ
って行われる。この工具は、ロータスリーブ表面１３aの最終的な表面仕上げを
行うためにコンピュータ駆動される機械工具によってロータ上に正確に配置され
る。これは軸１０から離れたロータ１３の半径方向外面にある。この機械加工は
、複数の正確な輪郭が形成された平行な円形の凹凸またはディスク状の輪郭を生
じる。このことは、ロータスリーブ１３ａの表面に複数の平行なディスクを形成
し、平行なディスクは、円形であり、軸受けハウジングの内外に流入流出しない
。全ての微小円形溝は、軸の軸線方向の運動がインサート２１と関連して軸を再
び位置決めし、境界が新しく同一の組の溝になるように互いの間で同じ寸法、形
状及び空隙を備えたディスク状である。
【００２４】 さらに、ロータスリーブ１３aとステータインサートフェイス２２との間の境
界は減少され、汚染物が軸受けハウジングに侵入することが防止される。この流
れの侵入の防止は、ロータスリーブの同じ円形溝によって達成される。
【００２５】 これらのインサートは交換可能であるから、摩耗した場合には、シールの残り
を交換することなくインサートのみを交換することができ、これによりコストと
材料を節約することができる。ステータ、ロータ、インサートの組み合わせは、
軸受けハウジングに設定するパッケージとして組み立てられ、搬送される。
【００２６】 他の１つの動作もこのシールの成功した動作である。即ちこの理論は、液圧ダ
ミング効果であり、この効果は、ロータの円形溝に捕捉されたオイルによって生
じ、ステータインサートの溝の対応する鏡像関係によってつくられる。捕捉され
たオイルは、静止ヘッドがロータスリーブ１３aの外径に沿ってロータステータ
インサート境界を軸線方向に横断するように試みるとき、軸受け包囲体の静止ヘ
ッドの運動エネルギーより大きい圧力を有する。新しいシールの試験中にシール
の外側が乾燥している間、内側がオイルによって濡れていることに留意すべきで
ある。この捕捉、即ち、ダミング効果は、試験中に表面速度が増大するときにさ
らに有力になる。
【００２７】 好ましい実施形態の変形例及び他の側面は、本発明の精神及び側面から逸脱す
ることなくすべての当業者によって行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 軸と共に、改良された密封構造を示す断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 トーマス・ディー・コー アメリカ合衆国イリノイ州61264，ミラン， ワンハンドレッドアンドシックスス・アベ ニュー・ウエスト 2829 (72)発明者 デービッド・シー・オーロースキー アメリカ合衆国イリノイ州61264，ミラン， ワンハンドレッドアンドシックスス・アベ ニュー・ウエスト 2901 (72)発明者 トーマス・ディー・コー アメリカ合衆国イリノイ州61264，ミラン， ワンハンドレッドアンドシックスス・アベ ニュー・ウエスト 2829 Ｆターム(参考） 3J006 AB08 AD02 AE14 AE45 AE46 CA05 3J043 AA16 BA02 BA06 CA01

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸受けアイソレータであって、 ａ）ハウジングと、 ｂ）前記ハウジングを貫通する軸と、 ｃ）前記ハウジングに取付けられているステータ部材と、 ｄ）内部にキャビティを備えた前記ステータ部材と、 ｅ)環状ロータ部材と、 ｆ）前記軸に回転可能に接続され、前記軸を包囲している前記ロータ部材と、 ｇ）前記ロータ部材を実質的に包囲している前記ステータ部材と、 ｈ）前記ステータの前記キャビティを充填し、前記ステータ及び前記ロータと
    接触しているインサートと、 ｉ）前記ロータ及びステータに接触し前記キャビティの半径方向側部を備えた
    軸線方向のキャビティを有する前記インサートと、 ｊ）環状弾性部材と、 ｋ）前記インサートの一方の側部を前記ロータの表面にしっかりと接触するよ
    うに保持するために前記インサートの前記キャビティに挿入され、これにより前
    記ハウジングが外部環境から密封される前記環状弾性部材と、 を有している、ハウジングを出る回転軸を密封する軸受けアイソレータ。
  2. 【請求項２】 前記インサートに接触する前記ロータの前記表面が一連の平
    行なディスクである請求項１に記載の軸受けアイソレータ。
  3. 【請求項３】 前記インサートが潤滑性材料から機械加工される請求項１に
    記載の軸受けアイソレータ。
  4. 【請求項４】 前記潤滑性材料が補強材料を含む請求項３に記載の軸受けア
    イソレータ。
  5. 【請求項５】 前記補強材料が炭素である請求項４に記載の軸受けアイソレ
    ータ。
  6. 【請求項６】 前記補強材料がガラスである請求項４に記載の軸受けアイソ
    レータ。
  7. 【請求項７】 前記インサートが潤滑性材料から機械加工されている請求項
    ２に記載の軸受けアイソレータ。
  8. 【請求項８】 前記潤滑性材料が補強材料を含む請求項７に記載の軸受けア
    イソレータ。
  9. 【請求項９】 前記補強材料が炭素である請求項８に記載の軸受けアイソレ
    ータ。
  10. 【請求項１０】 前記補強材料がガラスである請求項８に記載の軸受けアイ
    ソレータ。
  11. 【請求項１１】 前記弾性部材がＯリングである請求項１に記載の軸受けア
    イソレータ。
  12. 【請求項１２】 前記弾性部材がＯリングである請求項２に記載の軸受けア
    イソレータ。
  13. 【請求項１３】 前記ロータ部材が軸線方向に細長くかつ前記軸を包囲する
    請求項１に記載の軸受けアイソレータ。
  14. 【請求項１４】 前記ロータ部材が軸線方向に細長くかつ前記軸を包囲する
    請求項２に記載の軸受けアイソレータ。
  15. 【請求項１５】 前記ロータ部材が固い機械加工可能な材料である請求項１
    ３に記載の軸受けアイソレータ。
  16. 【請求項１６】 前記ロータ部材がスチールである請求項１４に記載の軸受
    けアイソレータ。
  17. 【請求項１７】 前記ロータ表面が前記ロータの前記表面の円形の溝が形成
    された凹凸に適合するように前記インサートを切削する請求項２に記載の軸受け
    アイソレータ。
  18. 【請求項１８】 前記ロータ表面が前記ロータの前記表面の円形の溝が形成
    された凹凸に適合するように前記インサートの表面を切削する請求項２に記載の
    軸受けアイソレータ。
  19. 【請求項１９】 前記円形の溝が基本的に同じ寸法及び形状であり、前記軸
    の軸線方向の動きが同じシール特性と適合させる請求項１６に記載の軸受けアイ
    ソレータ。
  20. 【請求項２０】 前記円形溝が基本的に同じ寸法、形状、間隔であり、前記
    軸の軸線方向の動きが同一のシール特性に適合される請求項２に記載の軸受けア
    イソレータ。
  21. 【請求項２１】 前記ロータの表面がプランジ機械加工されている請求項２
    に記載の軸受けアイソレータ。
  22. 【請求項２２】 前記プランジ機械加工に使用される工具が正方形の端部を
    有する請求項１９に記載の軸受けアイソレータ。
  23. 【請求項２３】 前記工具が前記ロータの表面の円形の平行な溝をつくるた
    めに正確に駆動される請求項２０に記載の軸受けアイソレータ。
  24. 【請求項２４】 前記ロータ上のディスクの表面が複数の等間隔の円形溝を
    形成する請求項２０に記載の軸受けアイソレータ。
  25. 【請求項２５】 前記工具が前記ロータの表面に複数の等間隔のディスクを
    形成するように駆動される請求項２０に記載の軸受けアイソレータ。
JP2000597572A 1999-02-05 2000-01-14 軸受けアイソレータ Pending JP2002536604A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/245,515 US6234489B1 (en) 1999-02-05 1999-02-05 Bearing isolator
US09/245,515 1999-02-05
PCT/US2000/000936 WO2000046530A1 (en) 1999-02-05 2000-01-14 Improved bearing isolator

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EP (1) EP1075614B1 (ja)
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AU (1) AU760024B2 (ja)
BR (1) BR0004586A (ja)
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