JP2003526062A - 回転可能な構造部材間のラビリンスシール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 ラビリンスシールにおいて、作動状態において、封隙リング間隙１２を通る軸線方向の漏洩流動を、低減または阻止するために、この封隙リング間隙１２は、円錐形に、漏洩流動方向に対して増大する直径を有して、形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念によるラビリンスシールに関する。

【０００２】 ドイツ連邦共和国特許公開第４４ ０３ ７７６号明細書から公知の、この様
式のラビリンスシールは、駆動モータからこの駆動モータにフランジを介して接
合されている伝動装置への移行部における玉軸受の領域において使用される。そ
の際に、ハウジングに固定の構造部材は、半径方向に内側に向かって整向された
、互いに平行に配設された、且つ同じ内径を有する、リング部材を備えている。
この駆動モータの電機子軸に、他方のリング形状の構造部材が装着されており、
この構造部材が、個々のリング部材の端面の領域において、これに対して隣接す
る円筒形の封隙面を有している。それに加えて、この他方の構造部材は、半径方
向に外方へ整向された振り落としウェブを担持しており、これら振り落としウェ
ブが、リング部材の間に食い込んでいる。これらリング部材の端面は、直径にお
いて、所属する円筒形の封隙面の直径よりもほんの少しだけ大きく、従って、周
囲に延在する中空円筒形の密な封隙リング間隙が、それぞれの端面と所属する封
隙面との間に形成されている。従って、これら端面および封隙面は、それぞれに
属する封隙リング間隙の、内側および外側の外周面を形成する。実際上は、これ
ら封隙面の完全な回転を得ることはできないということが明らかとなった。この
ことによって、この様式の技術的に不可避の形状誤差および位置誤差に基づいて
、いずれにしても、ただ非常に僅かなだけの封隙リング間隙の幅が、動的に回転
周波数と共に変化する。従って、例えば油が、場合によっては水滴形状において
または油泡沫として、玉軸受からこのラビリンスシール内に、および従って、封
隙リング間隙に達する場合、離心的に周囲に延在する封隙面は、ポンプの様式に
よって作用し、これに伴い生ぜられた汚染が、この封隙リング間隙を通って貫流
し、且つ従って、モータにまで達し、且つそこで障害を誘起する。この欠点を回
避するために、ラビリンス装置内に、解放領域が一体にされており、この解放領
域が、管路を経由して、ベンチュリ管のノズルとして作用するディフュザーと接
続されており、このディフュザーが、外側雰囲気と連結状態にある。

【０００３】 従って、本発明の根底をなす課題は、ラビリンスシールにおいて、その処置に
よってポンプ効果を防止するような処置を講じることである。

【０００４】 この課題の解決は、本発明に従い、請求項１の特徴部において提示された処置
によって行われる。

【０００５】 本発明によるラビリンスシールの構成おいて、封隙リング間隙の円錐形の形状
に基づいて、既に述べた動的な封隙リング間隙の変化によって、非円形性の結果
として生起する軸線方向のポンプ作用に関して、付加的に、半径方向の成分が、
この封隙リング間隙内に形成される。この半径方向の、ポンプ作用の成分は、回
転数、直径および半径方向の広がり、並びに軸線方向における円錐形の封隙リン
グ間隙の傾斜に依存している。有利には、この半径方向の間隙幅は、軸線方向の
延在にわたって、同じ大きさである。更に、封隙リング間隙は、中空円錐台形の
状態である。しかしながら同様に、ただこの封隙リング間隙の外周面の１つの外
周面だけが、即ち、リング部材の端面か、それとも所属する他の構造部材におけ
る封隙面が、円錐形に傾斜することも可能である。同様に、両方の上記の外周面
が、軸線方向に対して逆方向に傾斜していることも可能である。上記の外周面の
傾斜が、ただこの外周面の軸線方向の広がりの一部分にわたってだけ、延在して
いる場合も、同様に合目的である。その際に、ポンプ作用の大きさは、特に、封
隙リング間隙の外側の外周面の傾斜によって左右される。その際に、このポンプ
作用は、封隙リング間隙の、より大きな直径を有する端部に向かって整向されて
いる。従って、この封隙リング間隙のより大きな直径は、側面に向かって配設さ
れており、この側面から、障害となる液体、特に油、水、等が、ラビリンスシー
ルへと流動可能である。その際に、このポンプ作用にとって、抑制されるべき液
体に作用する半径方向の遠心力は、重要であり、この遠心力が、この封隙リング
間隙内へと侵入させられた液体を、外方へ移送する。その場合に、傾斜された外
側の外周面において、流動されるべき液体に関して非円形の運動によって形成さ
れる軸線方向のポンプ作用を防止する、流動成分が生じる。その際に、円錐形の
傾斜および回転数の選択によって、防止される分力の大きさは、調節される。封
隙面を備えている構造部材の直径を、可能な限り小さく保持可能とするために、
軸線方向に相前後して連続する円錐台形の封隙面は、長手断面に見て、鋸の歯状
に互いに設けられており、従って、平均の直径が、少なくともほぼ同じ大きさに
形成される。ラビリンスシールに、逆方向に傾斜されている封隙リング間隙を備
えることも、同様に可能である。その場合に、例えば中央の軸線方向の領域で通
気されたラビリンスシールの部分から、両方の端部領域からの液体の侵入は、防
止される。それに加えて、１つの共通の封隙面に、同様に、多数のリング面が、
向かい側に位置することも可能である。同様に、少なくともいくつかの隣接する
封隙面間に、半径方向に外方に整向された振り落としリングを設けることは合目
的であり、この振り落としリングが、所属する隣接するリング部材の間に突出し
、且つ、封隙リング間隙を通って貫流した液体が、半径方向に、所属するリング
部材の間に設けられた捕捉溝部内に振り落とす。この振り落とされた液体は、そ
の場合に、共通の集積管路を介して導出される。

【０００６】 次に、図において図示されたラビリンスシールの実施例に基づいて、本発明を
より詳しく説明する。

【０００７】 図１により、電動モータの固定されているケーシングの内側空間１において、
電機子２は、軸３上に固定されている。この軸３は、ころ軸受４を介して、ケー
シングの軸受け台５内において、回転可能に軸受けされている。このケーシング
の内側空間１から外方へ突出する、軸３の端部は、直接的にこの軸受け台５に隣
接する機械的な伝動装置と駆動結合の状態にあり、この伝動装置から、ただ伝動
ホイール６の配置だけが示されている。これら伝動ホイール６は、図示されてい
ない油浴槽内において走行している。これら伝動ホイール６から移送される油量
は、ころ軸受４の潤滑油の注油の役目を果たす。その際に、このころ軸受４を通
って軸線方向に貫流するギヤ油が、モータケーシングの内側空間１内に達するこ
とを回避するために、このころ軸受４に軸線方向に引き続いて、電機子２への軸
線方向に延在する多室状のラビリンスシールが、配設されている。このラビリン
スシールは、この軸３に固定されており且つこの軸３に対して周囲に延在する、
スリーブ形状の内側の構造部材８、および、この内側の構造部材８をシェル形状
に囲繞する、強固に軸受け台５と結合されている外側の構造部材７から成ってい
る。この外側の構造部材７の内壁に、半径方向に内側に向かって整向されたリン
グ部材９が存在し、これらリング部材が、軸線方向の間隔を有して相互に配設さ
れており、且つこれらリング部材の間に、Ｕ字形の断面を有する空隙１０が存在
している。図２において具体的に説明しているように、半径方向に内側に向かっ
て指向するリング部材９の端面１１は、封隙リング間隙１２の形成のもとで、密
に隣接して、且つ非接触に、それぞれ１つの封隙面１３に対峙しており、この封
隙面が、スリーブ形状の、軸３に対して周囲に延在する内側の構造部材８の外壁
に、形成されている。この封隙面１３が、実際的な作動条件のもとで、正確に円
形に走行しないので、半径方向において測定された封隙リング間隙１２の幅は、
軸３の回転周波数と共に変化する。このことは、封隙リング間隙１２において、
例えば、ころ軸受４に起因する潤滑油が、非常に僅かに保持された間隙幅にもか
かわらず、この封隙リング間隙１２を通って、ポンプ作用により流過されること
を結果として生じさせる。

【０００８】 不都合な、封隙リング間隙１２を通る液体の輸送量を低減するために、この封
隙リング間隙は、円錐形に形成されている。この目的で、本実施例において、リ
ング部材９の端面１１と同様に、所属する封隙面１３も、円錐形に形成されてい
る。この端面１１および封隙面１３における傾斜は、ここで、軸３の示唆された
軸線１４に対して同じ大きさであり、且つ同じ方向で選択されている。この封隙
リング間隙１２は、従って、中空円錐台の形状を有しており、この中空円錐台の
直径が、その方向から抑制されるべき液体、本実施例において潤滑油が渡って行
く方向とは逆に、拡大している。回転する軸３および共に回転する封隙面１３に
おいて、この封隙リング間隙１２に至るまで進入させられた液体は、この封隙リ
ング間隙１２内への侵入の際に、半径方向に外方へ加速され、且つ、所属する傾
斜された端面１１において偏向され、この偏向が、液体の流れ込む方向へと向か
って指向する分力に抗する分力を備えている。この傾斜の選択によって、軸３の
回転数の考慮のもとで、この分力は、非円形の運動によって形成されるポンプ作
用が、封隙リング間隙１２において防止され、且つこのポンプ作用が少なくとも
部分的に補償されるように選択される。この方法において形成されたラビリンス
間隙シールの幾重にもなった形成によって、相応して形成されたラビリンスシー
ルを通る液体輸送量は、少なくとも、付加的構成が必要ではなく、もしくは、同
じ封隙作用において、純粋に円筒形の封隙リング間隙を有する配設に比して、た
だリング部材９および封隙面１３から成る封隙リング間隙１２の減少された数だ
けが必要である程度に低減される。

【０００９】 その実施形態において封隙リング間隙１２の円錐形の外周面１１および１３が
同じ傾斜を有している、図示された実施形態と異なって、ただこの端面１１また
は封隙面１３だけを円錐形に形成することも同様に十分であり、しかしながらそ
の際、このことから結果として生じる分力の方向が、達成しようとされている改
良された封隙比率に関連して、顧慮されねばならない。

【００１０】 内側の構造部材８の半径方向の壁厚を、できるだけ僅かに保持可能とするため
に、少なくとも２つの、隣接して設けられた円錐形の封隙リング間隙１２の平均
の直径は、少なくとも、ほぼ同じ大きさに選択される。所属する、軸線方向に互
いに並列して、回転可能に軸受された構造部材８に設けられた、円錐台形の封隙
面１３は、その際に、軸線方向の長手断面において、鋸の歯形状を形成する。

【００１１】 それにも拘らず封隙リング間隙１２を通って侵入した液体の振り落としを改良
するために、鋸の歯の尖端部の領域において、それぞれに、隣接した封隙面１３
の間に、半径方向に外方へと整向された振り落としリング１５が設けられており
、これら振り落としリング１５が、所属する隣接するリング部材９の間で、突出
している。

【００１２】 不都合な液体が、シールの両方の側面から侵入可能であることの可能性が存在
する場合、逆方向の傾斜を有する封隙リング間隙１２を、ラビリンスシールの軸
線方向の端部領域において設けることは合目的である。この実施例において、電
機子２の方を向いた、内側の構造部材８の端部断面は、それに応じて、封隙面１
３を備えており、この封隙面の軸線１４に対する傾斜が、向かい合って位置する
、ラビリンスシールの伝動装置の方を向いた端部における、封隙面１３の傾斜に
対して、逆方向に形成されている。それに応じて、しかもまた、所属するリング
部材９の端面１１も、逆方向に傾斜されている。封隙リング間隙１２の逆方向の
傾斜を有する領域の間で、本実施例において、中立チャンバー１６がこのラビリ
ンスシール内に挿入されており、この中立チャンバーから、侵入された液体が、
外方へと導出される。それに対して、伝動装置の方を向いた空隙１０から、その
中において分離された液体、本実施例において、即ちギヤ油は、再び戻って、こ
ろ軸受４へと、もしくは伝動装置内へと導かれる。

【００１３】 更に、少なくとも２つのリング部材９を、１つの共通の封隙面１３に設けるこ
とも、そのことが図１による実施例において中立チャンバー１６の両側に図示さ
れているように、同様に可能である。

【００１４】 総じて言えば、封隙リング間隙１２の円錐形の形状によって、封隙作用の改良
は、付加的な構造空間または他の補助手段無しに達せられる。他方、これによっ
て利用可能な分力によって、この封隙リング間隙１２の絞り作用に対する要件は
減少され、即ち、場合によっては、半径方向の間隙幅が拡大されても良く、従っ
て、構造部材の形成は、低減された精密さでもって行われる。拡大された間隙幅
の場合、同様に、回転する軸３におけるこの間隔幅の相対的に動的な変化も減少
し、このことは、他方また、流動されるべき油の側面から、向かい合って位置す
る側面への、不都合なポンプ効果の低減を誘起する。その際に、この封隙面１３
が、長手断面で見て、鋸の歯状に軸線方向に接合されている場合、内側の構造部
材８の直径は、封隙面１３の円錐形の形状にもかかわらず、拡大される必要がな
い。リング部材９と協働の外側の構造部材７は、組み付けの理由から、分割され
て構成されており、これに対して、この封隙面１３および振り落としリング１５
を有する内側の構造部材８は、一部材の構造ユニットである。両方の構造部材７
および８は、相対して回転可能に、軸線方向に、しかしながら作動条件に応じた
変位に至るまで固定されている。同様に、当該の封隙面１３の直接的に端面１１
に所属する部分は、軸線方向において、中断無しに形成されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 モータの軸受け台に固定されたラビリンスシールの縦断面図である。

【図２】 封隙リング間の領域における、リングシールの拡大された図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハルマン・ディーター ドイツ連邦共和国、ベルリン、ナホトスト ラーセ、18 Ｆターム(参考） 3J042 AA04 BA05 CA10 CA21 DA06

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の構造部材（７）に設けられたリング部材（９）のそれ
   ぞれ１つの端面（１１）と、非接触に密に隣接して対峙する、他方の構造部材（
   ８）の封隙面（１３）との間に、少なくとも２つの軸線方向に相前後して配設さ
   れたリング形状の連続した封隙リング間隙（１２）を有する、相対的に互いに軸
   線（１４）を中心にして回転可能な、軸線方向に固定された構造部材（７、８）
   の間のラビリンスシールであって、その際、この端面（１１）および封隙面（１
   ３）が、所属する封隙リング間隙（１２）の外周面を形成する様式の上記ラビリ
   ンスシールにおいて、 少なくとも１つの封隙リング間隙（１２）の、少なくとも１つの外周面（１１、
   １３）が、円錐形に形成されていることを特徴とするラビリンスシール。
2. 【請求項２】 端面（１１）は、円錐形に形成されていることを特徴とする
   請求項１に記載のラビリンスシール。
3. 【請求項３】 封隙面（１３）は、円錐形に形成されていることを特徴とす
   る請求項１または２に記載のラビリンスシール。
4. 【請求項４】 封隙リング間隙（１２）の両方の外周面（１１、１３）は、
   円錐形に形成されており、且つ同じ傾斜を有していることを特徴とする請求項１
   から３のいずれか一つに記載のラビリンスシール。
5. 【請求項５】 少なくとも２つの隣接して設けられた円錐形の封隙リング間
   隙（１２）の平均の直径は、少なくともほぼ同じ大きさであることを特徴とする
   請求項１から４のいずれか一つに記載のラビリンスシール。
6. 【請求項６】 逆方向の傾斜を有する封隙リング間隙（１２）が設けられて
   いることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のラビリンスシール
   。
7. 【請求項７】 少なくとも２つのリング部材（９）が、一貫した共通の封隙
   面（１３）に向き合って位置していることを特徴とする請求項１から６のいずれ
   か一つに記載のラビリンスシール。
8. 【請求項８】 多数の円錐形の封隙面（１３）は、軸線方向に相前後して、
   構造部材（８）において配設されていることを特徴とする請求項１から７のいず
   れか一つに記載のラビリンスシール。
9. 【請求項９】 隣接する封隙面（１３）の間に、半径方向に外方へと整向さ
   れた振り落としリング（１５）が設けられており、これら振り落としリングが、
   所属して隣接するリング部材（９）の間に突出していることを特徴とする請求項
   ８に記載のラビリンスシール。