JP2004308905A - 漏れを検知するための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 空間内でのその位置合わせ、調整に関係なく、常に同様の感度を示し、かつ一時的な漏れを検出することがない密封装置を提供する。
【解決手段】 本発明の密封装置は、シールリングと、媒体の漏れを検知するための装置とを有し、機械要素、好ましくは軸を密封するための密封装置であって、漏れを検知するための装置が、媒体の漏れを検知するためのセンサー及び媒体を吸収するための貯留体を含むものであって、貯留体（５）が、媒体を吸収する材料及び／又は媒体により膨潤する材料からなり、貯留体（５）が、媒体の前記センサー（４）による漏れの検知を遅延可能とすることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は密封装置に関する。より詳細には、本発明は、シールリングと、媒体の漏れを検知するための装置とを有し、機械要素、好ましくは軸を密封するための密封装置であって、媒体の漏れを検知するための装置が、媒体の漏れを検知するためのセンサー及び媒体を吸収するための貯留体を含む密封装置に関する。

特に軸貫通部のシールに関して、種々のパッキンが公知である。その使用分野が広範であるラジアルシャフトシールリングやスライドリングシール等が広く普及している。パッキンが摩耗品であり、密封機能が失われると交換されなければならない点は、すべてのパッキンに共通である。一連の用途における場合に、漏れの発生は大きな障害をもたらす可能性があるために、漏れの発生は回避されなければならない。したがって、密封すべき媒体が、液体であろうと、気体であろうと、思いがけず漏れが生じた場合に、直ちにその漏れを検出し、欠陥のあるパッキンを即座に交換することができるようにすることに対する要求が存在する。

パッキンにおける漏れを検知するための装置が公知である（例えば特許文献１参照）。この漏れを検知するための装置は、漏れを受容し、溜めておくための貯留空間、貯留体及び光学式作用原理のセンサーを含む。センサーは、漏れた流体又は媒体によって貯留体が覆われ、その光学的な特性が変化することによって信号を発信する。

センサーの信号発信を開始させるのに必要とされる漏れの量は、センサーの空間的な位置、つまりセンサーの調整に依存する。センサーの調整は、密封装置を機械部分に取り付ける際にあらかじめ行うことが可能であるが、しかしながら、この機械部分を機械ユニットに取り付ける際にはもはや保証されない。またセンサーは、例えばシールリップを通って異物が侵入する際に一時的に生じることのあるわずかな量の漏れによってすでに信号を発信することがある。
独国特許出願公開第10061111号明細書

本発明は、公知の密封装置を改良し、空間内でのその位置合わせ、調整に関係なく常に同様の感度を示し、かつ一時的な漏れを検出することなく、すなわち一時的な漏れによってセンサーが信号を発信することがないように構成することを課題としている。

上記課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部によって解決される。すなわち上記課題は、シールリングと、媒体の漏れを検知するための装置とを有し、機械要素、好ましくは軸を密封するための密封装置であって、媒体の漏れを検知するための装置が、媒体の漏れを検知するためのセンサー及び媒体を吸収するための貯留体を含むものにおいて、貯留体が、媒体を吸収する材料及び／又は媒体により膨潤する材料からなり、貯留体が、媒体のセンサーによる漏れの検知を遅延可能とする密封装置によって解決される。有利な形態については、下位の従属請求項が参照される。漏れを貯留する貯留空間又は貯留体の、密封すべき媒体を吸収及び／又は密封すべき媒体によって膨潤する特性と、このような貯留体を配置することによって媒体の漏れの検知を遅延させることが可能となり、漏れが貯留空間又は貯留体の全体にわたって均等に分配され、かつ漏れを吸収することによって、センサーの取付位置に関係なく漏れの検知を遅延させることができる。

貯留体が、媒体を吸収する吸収性の環形状の円盤として形成されていることが好ましい。この環形状の円盤として構成することによって、利用されるべき空間を最適に利用することができる。

有利な実施形態において、貯留体は、周方向に連続する環形状の隆起部によって、漏れを検知するための装置内で心出し又は中心位置合わせされている。この心出しによって、貯留体が密封すべき機械要素、例えば軸、シャフトに周方向全体にわたって当接し、かつ漏れを吸収することが保証される。貯留体を不織布から製造することができる。不織布は安価でありかつ容易に加工することができる。

有利な実施形態において、センサーは支持板に固定されている。支持板上にセンサーを配置するこの構成によって、センサーをある特定の配置で密封装置中に位置させることができる。

貯留体及び／又はセンサーを備える支持板を、支持リング内に配置することができる。支持リング内に配置することによって、貯留体及び／又はセンサーを備える支持板を、ユニットとして組み立てることができ、この構成によって組立が簡単になる。

有利な実施形態において、支持板は、支持リングの軸方向に延伸する軸方向フランジの、軸に対向する側に存在する環状の溝に固定されている。支持板を溝によって固定、結合することによって、支持リングを確実に、かつ固定位置で支持リングに固定することができる。

センサーを、スペーサーによって貯留体から距離をあけて配置することができる。光学式センサー、例えば反射式光障壁は、機能的な条件として、監視すべき貯留体からの最小距離を必要とする。この最小距離はスペーサーによって保証される。

もう１つの有利な実施形態において、シールリングと支持リングは、漏れの吸収に使用される間隙又は隙間を形成する。この間隙によって、例えば密封の裂け目を通って異物が侵入する際に生じるような、一時的な漏れを吸収することができる。この間隙への漏れの吸収は、貯留体による漏れの吸収とセンサーの信号発信の遅延をもたらす。この構成によって、シールリングの時期尚早な交換を回避することができ、維持費を高くし、また装置が停止されることを防ぐことができる。

この間隙の中に、媒体を吸収する吸収材料からなる環形状の構成要素が配置されていることが好ましい。この吸収材料によって、輪環状の間隙全体が貯留体又は貯留空間として使用することができる。この構成によって吸収量を増大させることができる、貯留体による吸収とセンサーによる信号発信を、間隙に吸収材料が配置されていない場合と比較して、さらに一層遅らせることができる。

別の実施形態において、シールリングの周囲の空間に対向する側に、吸収材料からなる環形状の円盤を当接させ、この円盤が漏れを検知するための装置に直列に接続されるように構成することができる。この円盤は一時的な漏れの吸収を可能にする。この構成によって、信号発信をさらに遅延させることができる。

シールリングを支持リング内に挿入することができる。シールリングを支持リング内に配置することによって、シールリングと漏れを検知するための装置を、１つのユニット内の構成要素として組み立てることができる。

もう１つの実施形態において、漏れを検知するための装置は、シールリングの外周側に存在する切欠内に支持リングを取り付けることによって、固定されている。この切欠は、支持リングに対するしっかりとした座り及び、漏れを検知するための装置のシールリング内での心出しを保証する。

支持リングのエラストマーによる被覆が、周囲の空間に対向する少なくとも１つのシールリップを有するとともに、このシールリップが軸に密に接しているか又は軸からわずかに距離をもって配置されていることが好ましい。このようなシールリップは、漏れを検知するための装置を周囲の空間からもたらされる汚れの粒子より保護する。

一実施形態において、センサーは貯留体の光学的な変化を感知する。この光学式センサーを利用する方法により非接触測定が可能になる。

センサーを赤外線反射式光障壁によって形成することもできる。代替的な実施形態においては、センサーを貯留体の体積変化を測る機械的なシステムによって形成することができる。

別の実施形態の場合には、漏れの検知が貯留体の誘電率の変化、誘電挙動の変化により実施される。この実施形態の場合に、貯留体は２つのコンデンサー板の間に配置され、これらのコンデンサー板は、例えばシールリングの支持リング及び漏れを検知するための装置とからなるか、又は貯留体の両側に取り付けられている導電材料からなる被覆よりなる。漏れを吸収することによって貯留体の誘電挙動が変化し、この変化がセンサーにより検知される。コンデンサー板は、貯留体と同じ寸法であってもよいし、あるいは１つ又はそれ以上のより小さな部分から形成することもできる。

センサーの信号伝送を、ケーブルを利用することなく実施することができる。この実施形態の場合には、ケーブルガイドとハウジングにおける密封は不必要となる。

センサーの信号伝送を、丸形ケーブル又はリボンケーブルによって実施することが好ましい。ケーブルを介した信号伝送は、簡単かつ安価に実施することが可能である。

有利な実施形態において、リボンケーブルは、ケーブルガイドを通して導かれ、このケーブルガイドはエラストマーによって被覆されている。エラストマーによりケーブルガイドの部分の密封性が保証される。

ケーブルガイドのエラストマーは、リボンケーブルと物質的な接合により結合することができる。

支持リングが、その軸方向に延伸する軸方向フランジの外周側にエラストマーからなる層を有することが好ましい。このエラストマーからなる層によって、ハウジングに対向する側の装置の固定シール、静的な密封が保証される。

本発明は、シールリングと、媒体の漏れを検知するための装置とを有し、機械要素、好ましくは軸を密封するための密封装置に関し、漏れを検知するための装置が、媒体の漏れを検知するためのセンサー及び媒体を吸収するための貯留体を含むものであって、貯留体（５）が、媒体を吸収する材料及び／又は媒体により膨潤する材料からなり、貯留体（５）が、媒体の前記センサー（４）による漏れの検知を遅延可能とすることを特徴とする。この構成により、空間内でのその位置合わせ、調整に関係なく、常に同様の感度を示し、かつ一時的な漏れを検出することがない密封装置を構成することができる。

次に、本発明による漏れを検知するための装置のいくつかの実施形態を、図１〜９を参照してより詳しく説明する。これらの図はそれぞれ密封装置の概略を示したものである。

図１は、シールリング２を備えている密封装置及び媒体の漏れを検知するための装置３を示す。この実施形態の場合には、シールリング２はラジアルシャフトシールリングである。媒体の漏れを検知するための装置３は、軸方向に延伸する軸方向フランジ及び半径方向に延伸する半径方向フランジを有する金属材料からなる支持リング７を含む。半径方向フランジには、その両側にエラストマー材料からなるエラストマー層11が加硫により結合され、このエラストマー層から密封すべき軸１へとシールリップ16が延伸し、このシールリップは軸１に密に接している。

支持リングは、ハウジング20に対向するその外周側で、シールリング２に設けられている切欠15に固定されている。シールリング２と、支持リング７に設けられているエラストマー層11の間に、密封すべき媒体の漏れを吸収するのに使用される吸収材料からなる貯留体５が配置されている。シールリング２のエラストマー層内に、センサー４が取り付けられ、このときセンサー４は貯留体５の表面と接触可能に構成されている。

図２は、媒体の漏れを検知するための装置３の支持リング７の軸方向に延伸する軸方向フランジが、図１に示す実施形態の支持リングの軸方向フランジよりも長く形成されていることによって、支持リング７の半径方向に延伸する半径方向フランジとシールリング２の間に、媒体の漏れを吸収するのに使用することができる間隙又は隙間12が形成されている密封装置を示す。センサー４は支持板６に取り付けられている。支持板６は、支持リング７の軸方向フランジと心出しされ、同心状に配置されている。支持板６には周方向に分布する穿孔が設けられ、この穿孔を介して、漏れた密封すべき媒体が貯留体５に導かれる。センサー４から発信された信号が、リボンケーブル17によって外部に送信される。

図３は、シールリング２の間隙12に対向する側に、密封すべき媒体を吸収する吸収材料からなる円盤14が直接取り付けられている密封装置を示す。円盤14は、間隙12及び貯留体５と軸方向で直列に接続され、一時的に漏れを吸収するように機能する。貯留体５は、支持リング７の半径方向フランジを被覆するエラストマー製の被覆11により形成されている環形状の隆起部10によって心出しされ、貯留体５と支持リング７と軸１は互いに同心状に配置されている。センサー４が取り付けられている支持板６は、支持リング７の軸方向フランジの軸１に対向する側に環形状に設けられている溝８に固定されている。センサー４からの、センサー４への信号は、ケーブルガイド18を介するリボンケーブル17によって外部に送信される。ケーブルガイド18はエラストマー材料からなり、リボンケーブル17と結合されている。

図４は、吸収材料からなるリング状部材13が、間隙12の中に取り付けられている密封装置を示す。リング状部材13は、密封すべき媒体の漏れを吸収し、このリング状部材の吸収性によって媒体の漏れが間隙全体に分散される。センサー４は、支持板６に取り付けられ、かつスペーサー９によって貯留体５からある特定の距離をもって保持されている。支持リング７の半径方向フランジに設けられているエラストマー層11から、密封すべき機械要素又は軸に向かって、概略Ｖ字形に互いに対向して配置されている２つのシールリップが伸び、この２つのシールリップはそれぞれ軸に当接している。これによって形成された環形状の空間は、潤滑油を保持する。

図５は、シールリング２が、漏れを検知するための装置３の支持リング７内に、支持リング７の半径方向内側に配置されている密封装置を示す。この構成によって、シールリング２と漏れを検知するための装置３とを１つのユニットとして組み立てることが可能である。支持リング７の軸方向に延伸する軸方向フランジに、外周側19では全体的に、そして内側10では部分的に、エラストマー層が設けられている。この外周側を全体的に被覆するエラストマー層19は、ハウジング20に対する固定シールとして機能し、密封装置のハウジングに対する静的な密封を保証する。支持リング７の軸方向フランジの内側に部分的に設けられている被覆、エラストマー層10には環形状の溝８が設けられ、この溝８の中に円盤状の支持板６が固定されている。

図６は、標準のラジアルシャフトシールリング２と漏れを検知するための装置３を備えている密封装置を示す。密封すべき媒体を吸収可能な不織布からなる貯留体５が、軸１に接触するように配置され、漏れた流体又は媒体を吸収する機能を有すると共に、シールリング２を周囲の空間からの汚染より保護するように機能する防塵シールとして設けられている。センサー４は、支持リング７の周囲の空間に対向する側に取り付けられている。センサー４に対する信号伝送はケーブル17を介して行われる。

図７は、図６に示す実施形態の代替的な形態を示し、この形態では、センサー４がシールリング２と支持リング７の間の間隙の中に配置されている。センサー４は、この形態の場合に、周囲の空間から及ぼされる機械的な損傷より保護される。

図８は、シールリング２及び前置シール21を備えている密封装置を示し、ここで前置シールはダストリップ22と支持リング23から構成されている。前置シール21の支持リング23の軸方向に延伸する軸方向フランジ24は、パッキン又はシールリング２の軸方向フランジ26を被覆するエラストマー製の被覆25の中に密に挿入されている。貯留体５が、シールリング２と支持リング23の間の間隙の中に取り付けられている。センサー４は、シールリング２の周囲の空間に対向する側に取り付けられている。

図９は、図８に示す実施形態の代替的な形態を示し、この形態では、センサー４がシールリング２と支持リング23の間の間隙の中に配置されている。センサー４は、この形態の場合に、周囲の空間から及ぼされる機械的な損傷より保護される。

シールリングの縦断面を示す図である。 媒体の漏れを吸収するための間隙を有するシールリングを示す図である。 媒体の漏れを吸収するための吸収特性を有する円盤が直列に接続されているシールリングを示す図である。 間隙の中に挿入されている吸収材料からなるリングを備え、かつセンサーの位置決めのためのスペーサーを有するシールリングを示す図である。 間隙の中に挿入されている吸収材料からなるリングを備えているシールリングを示す図である。 支持リングと漏れを吸収するための円盤を備えているシールリングを示す図である。 支持リングと漏れを吸収するための円盤を備えているシールリングを示す図である。 媒体の漏れを吸収するための円盤と外側に配置されているセンサーを備えている密封装置を示す図である。 媒体の漏れを吸収するための円盤と内側に配置されているセンサーを備えている密封装置を示す図である。

符号の説明

１ 軸
２ シールリング
３ 漏れを検知するための装置
４ センサー
５ 貯留体
７ 支持リング
８ 溝
９ スペーサ
１０ 隆起部
１１ エラストマー層
１２ 間隙
１３ リング状部材
１５ 切欠
１６ シールリップ
１７ リボンケーブル
１８ ケーブルガイド
１９ エラストマー層
２０ ハウジング
２１ 前置シール
２２ ダストリップ
２３ 支持リング
２４ 軸方向フランジ
２５ 被覆
２６ 軸方向フランジ

Claims (24)

1. シールリングと、媒体の漏れを検知するための装置とを有し、機械要素、好ましくは軸を密封するための密封装置であって、該媒体の漏れを検知するための装置が、前記媒体の漏れを検知するためのセンサー及び前記媒体を吸収するための貯留体を含むものにおいて、
   前記貯留体（５）が、前記媒体を吸収する材料及び／又は前記媒体により膨潤する材料からなり、前記貯留体（５）が、前記媒体の前記センサー（４）による漏れの検知を遅延可能とすることを特徴とする密封装置。
2. 前記貯留体（５）が、前記媒体を吸収する環形状の円盤によって形成されている請求項１記載の密封装置。
3. 前記貯留体（５）が、環形状の隆起部（10）によって、前記媒体の漏れを検知するための装置（３）内で心出しされている請求項１又は２記載の密封装置。
4. 前記貯留体（５）が不織布から製造されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の密封装置。
5. 前記センサー（４）が支持板（６）に固定されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の密封装置。
6. 前記貯留体（５）及び／又は前記センサー（４）を備えている支持板（６）が、支持リング（７）内に配置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の密封装置。
7. 前記支持板（６）が、前記支持リング（７）の軸方向フランジが軸と対向する側に設けられている環形状の溝（８）に固定されている請求項６記載の密封装置。
8. 前記センサー（４）が、スペーサー（９）によって前記貯留体（５）から距離をもって配置されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の密封装置。
9. 前記シールリング（２）と前記支持リング（７）が、前記媒体の漏れを吸収するのに使用可能な間隙（12）を形成している請求項６〜８のいずれか１項に記載の密封装置。
10. 前記間隙（12）内に、前記媒体を吸収する材料からなる環形状の要素（13）が配置されている請求項９記載の密封装置。
11. 前記シールリング（２）の周囲の空間に対向する側に、前記媒体を吸収する材料からなる環形状の円盤（14）が取り付けられ、この円盤が前記媒体の漏れを検知するための装置（３）と直列に接続されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載の密封装置。
12. 前記円盤（14）が不織布からなる請求項１１記載の密封装置。
13. 前記シールリング（２）が前記支持リング（７）内に挿入されている請求項６〜１２のいずれか１項に記載の密封装置。
14. 前記媒体の漏れを検知するための装置（３）が、前記支持リング（７）を介して、前記シールリングの外周側に設けられている切欠（15）に取り付けられている請求項６〜１２のいずれか１項に記載の密封装置。
15. 周囲の空間に対向する少なくとも１つのシールリップ（16）を有するエラストマー製の被覆（11）を備え、該シールリップが軸（１）に密に接しているか、又は軸（１）からわずかに距離をもって配置されている請求項１〜１４のいずれか１項に記載の密封装置。
16. 前記センサー（４）が前記貯留体（５）の光学的な変化を検知する請求項１〜１５のいずれか１項に記載の密封装置。
17. 前記センサー（４）が赤外線反射式光障壁から形成されている請求項１６記載の密封装置。
18. 前記センサー（４）が、前記貯留体（５）の体積変化を検知する機械的システムによって形成されている請求項１〜１５のいずれか１項に記載の密封装置。
19. 前記センサー（４）が、コンデンサーから形成され、前記貯留体（５）が誘電体として使用されている請求項１〜１５のいずれか１項に記載の密封装置。
20. 前記センサー（４）に対する信号伝送が、ケーブルを使用することなく行われる請求項１〜１９のいずれか１項に記載の密封装置。
21. 前記センサー（４）に対する信号伝送が、丸形ケーブル又はリボンケーブル（17）によって行われる請求項１〜１９のいずれか１項に記載の密封装置。
22. 前記リボンケーブル（17）が、ケーブルガイド（18）を介して導かれ、このケーブルガイドがエラストマーで被覆されている請求項２１記載の密封装置。
23. 前記ケーブルガイド（18）のエラストマーが、ケーブルと物質的な接合により結合されている請求項２２記載の密封装置。
24. 前記支持リング（７）が、その軸方向フランジの外周側にエラストマーからなる層（19）を有する請求項６〜２３のいずれか１項に記載の密封装置。

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