JP2009542993A - 改良された大径シール - Google Patents

Abstract

【課題】 弾性材料の帯を外径に備え、カウンタボアにおける完全かつ効果的な密封を確実にする、改良された大径シールおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 巻かれているゴム製のシムストックの一部を解き、そのシムストックをシールの外径を包囲するのに必要な長さより短く切断し、その端部を互いに第１接着剤により接着して閉ループ状のゴム片２６を形成し、ゴム片２６を容器の外周に位置する軸部５２より伸ばして第２接着剤５８を軸部５２に配し、ゴム片２６を緩めてゴム片２６を軸部５２の外側に接着し、その後ゴム片２６の一部を切り取って一方の側または両側に面取りを施すことにより、改良された大径シールを製造する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、大径シール、さらに詳細には、外径に薄肉で柔軟性のあるコーティングを施した大径シールおよび該シールの製造方法に関する。一般に、このプロセスは、所謂、組立シールにおいて実施することができる。

直径が大方１〜６インチの一般的なオイルシールは、剛性容器から成り、接着した各種ゴムリップを備えている。このようなシールは通常、ゴム部分を鉄やアルミニウム製などの容器に圧縮成形、トランスファ成形または射出成形によって製造する。例えば、直径が８〜６０インチ以上の大径シールは、非常に大き過ぎるためそのような成形プロセスでは経済的に製造することができない。換言すれば、直径が少なくとも８インチ以上、一般には１２〜６０インチまたはそれ以上の内径を有する型にゴムを注入しようとすると、非常に扱いにくく高価になり実用的ではない。特に、普段頻繁に使用されないことを考慮すると、そのような型を作成することは極めて高くつくことになる。

通常の径または小径オイルシールでは、容器は打ち抜き加工や絞り加工で作成される。そのようなシールは金属製かゴム製かいずれかの外径を有する。しかしながら、大径シールは通常異なる方法で作成され、１つのステップで回転操作によって容器を形成する方法も含まれるが、径方向の２つのフランジが容器の主要部たる軸部を包囲している。従って、容器は、当業者に周知のように、金属製リングを回転装置に配置し、フランジをその上に回転または折曲させて略コの字形の容器となるよう形成される。

その後、エラストマーのシール本体の一部を所望の全長に切断して別々に形成し、端部を互いに接着して閉ループを形成する。その後、該エラストマー部を容器内に配置し、クリンチして固定する。結果として得られたシールは、ガータースプリングの有無にかかわらず、時として埋め込まれたガータースプリングを備えて作成されるが、そこで使用できる状態になる。

しかしながら、本発明では異なる方法を用いる。シールは、いくつかの重要な理由によりゴム製の外径を有することが望ましい。製紙工場や製鋼工場で用いられるローラー、その他同様の用途における大型機械で、シール受け領域（通常はカウンタボア）に大径シールを取り付けることは、シールのその大きさがゆえに通常困難である。シールがほんの僅かでもその適用されるものに対して小さければ、カウンタボアと容器の外径との間に漏洩が生じる。これは、表面に凸凹がある場合にもあてはまる。シールが大き過ぎると、必要とされる線間接触が極めて得にくいため、取付けが不可能である。このような大径シール受け領域は、通常、切れ目や擦り傷などがないことを求められる。その結果、取り付ける機械が古い場合や保守整備が不足している場合は特に、そのようなシールの正確な取付けは大掛かりな操作になる。

そのため、カウンタボアに対して、補助シールまたはシールの外径が完全かつ効果的に密閉できる大径シールを製造することが望まれている。また、そのようなシールはその外径のうち少なくとも１つの面に面取りを施す必要があり、さらに、シール受けカウンタボアの僅かに真円でない状態やその他の凸凹を吸収できるエラストマー材料から成ることが好ましい。

従って、本発明の目的は、改良された大径シールを提供することにある。

別の目的は、外径にエラストマー材料から成る帯を備えた大径シールを製造することにある。

別の目的は、大径の型を作成することなく、また、シールそれ自体の残りの部分を作成するのに必要な機器以外の機器を必要とすることなく、外径ゴムシールを作成する方法を提供することにある。

さらに別の目的は、外径が真円でない状態や、切れ目やその他の凸凹があるといった、取り付けられる外径の小規模な不具合を吸収するシールを提供することにある。

また、さらに別の目的は、薄肉なエラストマー材料から成る連続ストリップの端部を接着して閉ループにしてエラストマー材料から成るゴム片を作成するステップと、容器に接着剤を配するステップと、その後そのゴム片を引っ張って大径にするステップと、弾性が戻って容器の外径に固着させるステップと、そのようなシールの取付けに適合するように、また取り付けを簡素化するために、片方または両方の縁を切り取って面取りを施すステップとを含む方法を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、シールにゴムからなる外径を提供することで取付けと取外しとが更に容易にでき、顧客の機械設備に損傷を与えないことにある。

本発明の目的は、取付け時にある程度の圧縮歪み量を許容するが、取付け後はいつまでも弾性を保持するシール外径のゴム材料を開発することにある。

別の目的は、とりわけ、鉄鋼製造業、鉱業、パルプ製紙業および一般的に大径シールを必要とするその他の産業に有用な改良されたゴムからなる外径を有するシールを提供することにある。

さらに別の目的は、圧入または取付に必要な力を著しく減少させ、また抜取に必要な力を減少させた大径シールを提供することにある。

それに関連した目的として、カウンタボアから取り外した後に再び取り付けても、その用途において漏洩を生じることのないシールを提供することにある。

他の目的は、自身が受け入れられるカウンタボアが真円でない状態や磨耗した状態を補償できるシールを提供することにある。

さらに別の目的は、抜取り時であっても、取り付けられているカウンタボアに損傷を与えないシールを提供することにある。

また、更なる目的は、外径に導入用の面取りまたはアールを有するシールを提供することにある。

本発明は、巻かれているゴム製のシムストックの一部を解き、そのシムストックをシールの外径を包囲するのに必要な長さより短く切断し、その端部を互いに接着して、シールを容器より伸ばし、シムストックを容器に接着し、その後、ゴムを切り取って一方の側または両側に面取りを施すことにより、取り付けるカウンタボアの磨耗状態や真円でない状態や不完全さを補償することを特徴とし、よって後の抜取り時にボアへのいかなる損傷もなくすような、改良されたシールおよびその製造方法を提供することによって、その目的などを実現する。

本発明に固有のこれら利点および目的などを実際に実現する的確な方法は、一例として説明する以下の発明の詳細な説明を参照すれば、さらに明確になるであろう。また、添付する図面にも示されており、この図面の中では、対応する部分について一貫して同じ参照符号が付されている。

大きな径でとぐろ巻状に収容され、そのとぐろ巻きからまさに解き始めている一部を示すゴム製の所謂シムストックの概略図である。 とぐろ巻から解かれて切断された複数の同一長さを有するゴム製のシムストックの概略図である。 両端部に液体接着剤を付着して、環状ループに形成するところを示すゴム製のシムストックの概略縦断面図である。 両端部が完全に互いに接着し、環状ループが形成された際のゴム製のシムストックの端部を示す概略縦断面図である。 容器に嵌るように大半径に引っ張られたゴム製のシムストックの環状片と、液体接着剤が金属製容器の外径に施される要領と、完全に弛緩した状態での径より若干大きい径まで戻ることを許容するプロセスにあるゴム製のシムストックとを示す概略図である。 すでに金属製容器に挿入され、所定の位置に接着されたシール本体を備えるゴム付きシール容器の縦断面図である。 図５に示す接着剤を使用してゴム製のシムストックを接着させた容器を示す図である。 シールの軸方向両側でシムストックに面取りを施すために一部切り取られたゴムから成る外径を示す図である。

本発明は図示した方法でも若干異なる方法でも実施して良く、それにより作成したシールは新規な特徴をいくつか有しているが、シールを作成する好適な一方法と、結果として得られる、所定の量のシムストックが接着されたゴム外径を有するシールとを図示する。

ここで、さらに詳細に図を参照すると、図１には、ゴム製の所謂シムストック２２から成る、符号２０で表されるとぐろ巻が示されている。このシムストック２２は、場所２４で解かれているところが示されており、各片はさらに長いロールから取り出されている。同図は概略であるが、該シムストックは、通常厚さが０．０９４インチで、長さが数百フィートになることが分かるであろう。この場合は、例として、シムストックは、各々が選択された所定長さの間隙を介した端部３０，３２を備えた２つの別々のゴム片２６，２８（図２）に切断されている。シムストックのゴム片２６，２８は連続して処理される。図３には、液体の第１接着剤３４と共に、２つの端部３０，３０を有する上記のようなゴム片２６が示されている。第１接着剤３４は、図４に示すように２つの端部３０，３０が互いに接着して、閉ループ３６にならしめる強力なコンタクト接着剤である。

図４は、両方の端部３０，３０を互いに接着させて完成した閉ループ３６を示す。図５，図６および図７は、そのプロセスにおける次のステップを示している。図６は大径シールの横断面を示す図である。同図には、大径シールの主要な構成要素、すなわち符号３８で表されるシール本体３８が示され、これには裁頭円錐形のエア側の面４０およびオイル側の面４２が含まれており、これらはシャフト４５との接触を意図する線４４で交わる。これらの側面は時として、面４２についてはシールの内面またはオイル側と、面４０についてはシールの外面またはエア側と称される。シール本体３８は、曲線を成す（一般には若干円状を成す）輪郭の開口部４６と、シール本体３８の上方または径方向の外側部４８とを備えて示されている。このエラストマーから成るシール本体３８は、符号５０で示される容器５０内に収容され、主要部材たる軸部５２と一対の径方向フランジ５４，５６とを備えて示されている。

これら径方向フランジ５４，５６は、正確な曲率と所望のフランジ５４，５６とが得られるまで、もともとは平坦である軸部５２を回転させて製造する。その後、シール本体３８を形成し、符号５０で示される容器５０内に配置する。言うまでもなく、シールを反転させてフランジを外向きにすることも可能である。

ここで、図５を参照すると、容器の一部である軸部５２を包囲するゴム製のシムストックが引き延ばされている部分が示されている。ゴム片２６は、容器の軸部５２から若干間隙を介して示されている。液体の第２接着剤５８が容器の軸部５２に被着しているところが概略的に示され、シムストックのゴム片２６がその端部を互いに固定されて示されている。そして、ループ状のゴム片２６が形成され、ゴム片２６は、軸部５２の径よりも大きな径に引っ張られる。次に、ゴム片を軸部５２から間隔をあけて配置して保持する力を緩めると、ゴム片２６は接着剤を介して容器５０と接触する。図７には、ゴム片がすでに容器に接着し、恒久的な固定物となるところが示されている。

ここで、図８を参照すると、ゴム片の縁部６４，６６と、間隔は空けつつ近接して配置された２つのナイフ６０，６２が示されている。そして、ナイフ６０，６２を所定位置に移動させてこれらの縁部６４，６６を切り取る。これにより、容器５０の軸部５２上に重なるゴム片２６から小細片６８，７０が切り取られる。その結果、新しい大径シールは、取付けができる状態となる。

本発明のいくつかの態様と本発明を実施する方法をここで言及すると、使用するゴムはニトリル（ブナＮ）ゴムが好ましいが、他の合成ゴムや、天然ゴム、シリコンゴム、他の種類のゴムなど別のゴムを使用することが可能である。使用する第１接着剤３４は、瞬間接着する透明なシアノアクリレート接着剤で、ゴム片の端部を互いに接着するものである。この第１接着剤３４は、例えば、ロックタイト（登録商標）４２０といった室温硬化接着剤としても識別されている。このゴム片はほぼ即座に次のステップへ進める状態となる。その後、このゴム片のループは、第２接着剤５８との接着に適した表面にするために軽くサンディングする。そして残留オイルをゴム片から取り除く。

第２のプロセスは、金属製容器を形成する際に使用したオイルなどを金属から落とすことから始まる。次に、同様の第２接着剤５８（ロックタイト（登録商標）４２１２または４２１１）を金属製容器に塗布することでゴム片の容器５０への貼付が行われる。両接着剤は、耐熱（華氏２５０度）高粘度硬化型接着剤と言われている。次のステップには、一体化したゴム片２６を弛緩長の約１０５〜１２５％まで引っ張り、そのゴム片で容器を覆うことが含まれる。ゴムは、弛緩状態の長さの１０２％以上、１１０％までの長さとなるべきである。第２接着剤５８は、約５分で接着し、接合箇所はその後２４時間で硬化可能である。

２４時間以上の適当な硬化時間の後、ナイフまたはかみそりの刃を用いて外径にコーティングされたゴム片の一方の側または両側に面取りを施すことが可能である。通常は、傾けた刃を容器の縁に配置し、ゴム片の縁が切り取られるまで容器を回転させてこれを行う。水平位置から３０度が好ましい。

従って、本発明は、本明細書で指摘したものやその他の本発明に固有なものを含め多くの利点および特徴を有する新規なシールと方法とを提供することが分かるであろう。

Claims (9)

1. 軸方向に延びる軸部の端部にそれぞれが一体として取り付けられている一対の径方向のフランジを有する略コの字形の金属製容器を備えた組立式のオイルシールであって、
   前記金属製容器は、中に収容されるとともに前記フランジと前記軸部との内面にそれぞれ恒久的に圧着するシールリップ形状の第１エラストマー部分を備え、
   前記第１エラストマー部分は、裁頭円錐形のエア側の面およびオイル側の面を有するとともに、前記エア側の面と前記オイル側の面とは取り付けられるシャフトとの接触を意図するシールバンドで交わり、前記第１エラストマー部分は前記容器の前記端部の外面にも接着され、
   前記金属製容器はまた、エラストマーから成る薄肉の連続するストリップ形状の第２エラストマー部分を備え、前記第２エラストマー部分は、少なくとも０．０２インチで、０．１２５インチ以下の厚さを有し、互いに恒久的に接着し合う両端部を備え、それにより取付け時に弛緩状態の長さの少なくとも１０２％に引っ張られている
   ことを特徴とするオイルシール。
2. 前記オイルシールは少なくとも８インチの外径を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のオイルシール。
3. 前記第１エラストマー部分に収容されるガータースプリングをさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のオイルシール。
4. 前記第２エラストマー部分は、約０．０６〜１．０インチの厚さを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のオイルシール。
5. 前記第２エラストマー部分の残留応力が弛緩状態での残留応力の１０３％〜約１１０％である
   ことを特徴とする請求項１に記載のオイルシール。
6. 少なくとも８インチの外径を有するオイルシールの製造方法であって、
   閉ループ構造に仕上げるように金属製容器を回転させるステップと、
   軸方向に延びる軸部と２つの径方向のフランジとを有するように前記閉ループ構造に仕上げられた前記金属製容器をさらに回転させるステップと、
   前記金属製容器の内部を前記フランジと前記軸部との間で、互いに接着された端部を有する閉ループ状の第１エストラマー部分で塞ぐとともに、前記第１エラストマー部分を前記容器に固定するステップと、
   約０．０１０〜０．１２５インチの厚さを有するエラストマーから成るシムストックの長さを前記金属製容器の前記軸部の外周より短い長さに細分して第２エラストマー部分を形成するステップと、
   前記第２エラストマー部分の両端部を互いに接着して閉ループ状に形成するステップと、
   閉ループ状の前記第２エラストマー部分を前記金属製容器の外周より大きい長さに引っ張るステップと、
   前記金属製容器を接着剤で覆うステップと、
   前記第２エラストマー部分の引っ張られた部分を緩めることにより前記金属製容器の前記軸部を前記第２エラストマー部分で徐々に取り囲み、前記第２エラストマー部分が残留応力を有する状態を維持しつつ前記金属製容器の前記軸部を覆うステップと、
   前記第２エラストマー部分を切り取って面取りを施すステップとを含む
   ことを特徴とするオイルシールの製造方法。
7. 前記オイルシールは少なくとも１２インチの外径を有する
   ことを特徴とする請求項６に記載のオイルシールの製造方法。
8. 前記シムストックは約０．０７５〜０．１００インチの厚さを有する
   ことを特徴とする請求項６に記載のオイルシールの製造方法。
9. 前記第２エラストマー部分の残留応力を少なくとも４〜１０％に保持する
   ことを特徴とする請求項６に記載のオイルシールの製造方法。

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