JP2019516050A - センサを具備するラビリンスシール - Google Patents

Abstract

本発明は、ステータ側構成要素、特にハウジングとロータ側構成要素、特にシャフトとの間に形成された空隙を密封するためのラビリンスシール（１０）であって、ロータ側構成要素と面しているラビリンス先端部（１４）を具備するステータ側シール本体（１２）を備えているラビリンスシール（１０）において、ステータ側シール本体（１２）が、非導電性材料から構成されており、ステータ側シール本体（１２）が、ロータ側構成要素の振動を検出するためのセンサ（１８）を受容していることを特徴とするラビリンスシール（１０）に関する。

Description

本発明は、ラビリンスシールに関する。

ステータ側構成要素、特にハウジングとロータ側構成要素、特にシャフトとの間に形成された空隙を密封するためのラビリンスシールは、従来技術から周知である。従って、このようなラビリンスシールは、ロータ側構成要素に面しているラビリンス先端部を有するステータ側シール本体を備えており、ステータ側シール本体は、ラビリンスシールを介してロータ側構成要素に隣接しており、これによりステータ側構成要素とロータ側構成要素との間に形成された空隙を密封している。

従来技術として知られているラビリンスシールでは、ラビリンス先端部を具備するステータ側シール本体は、金属材料から、特にアルミニウムから作られている。ロータ側構成要素は、同様に金属材料から、特にアルミニウムより高い硬度を有する鋼合金から作られている。

さらに、センサ、例えばパスコンバーターを介してステータ側構成要素の内部におけるロータ側構成要素の振動を検出することが、従来技術から既に知られている。ここで、従来技術に基づくセンサは、干渉されることなく振動計測を可能とするために、ロータ側構成要素の振動を検出するためのラビリンスシールからアキシアル方向に適切に離隔して位置決めされている。振動センサのために必要とされる設置スペースは、設置スペースの要求を高める原因となる。

このような課題を基点として、本発明の目的は、新しいタイプのラビリンスシールを提案することである。

当該目的は、請求項１に記載のラビリンスシールによって解決される。本発明では、ステータ側シール本体が、非導電性材料から構成されており、ステータ側シール本体が、ロータ側構成要素の振動を検出するためのセンサを受容している。

本発明は、ラビリンスシールためのステータ側シール本体を非導電性材料から作り、ロータ側構成要素の振動を検出するためのセンサをステータ側シール本体の内部に位置決めすることを初めて提案するものである。ステータ側シール本体を非導電性材料から作ることによって、ステータ側シール本体に組み込まれたロータ側構成要素の振動を検出するためのセンサは、干渉されることなく確実に計測値を記録することができる。振動センサをステータ側シール本体に組み込むことによって、設置スペースの要求が低減される。

好ましくは、ステータ側シール本体の非導電性材料が、最大８０℃の、好ましくは最大１００℃の耐熱性を有しており、さらには耐油性を有しており、最大５０ｍｂａｒの、好ましくは最大１００ｍｂａｒの圧力差があっても変形しない。ステータ側シール本体のためのこのような材料は特に好ましい。

優位なさらなる発展形態では、ステータ側シール本体の非導電性材料が、プラスチック材料、好ましくはポリオキシメチレンプラスチック材料とされる。ステータ側シール本体は、繊維強化プラスチック材料から構成されている。ポリオキシメチレンプラスチック材料の利用は、コスト上の理由から好ましく、適切な耐熱性、耐油性、及び寸法安定性を具備するシール本体を提供する。

優位なさらなる発展形態では、センサそれぞれが、ボアに、特にステータ側シール本体の遮断ガス供給ボアに挿入されている。これにより、ステータ側シール本体に組み込まれた振動センサを具備するラビリンスシールを特に小型に構成することができる。

本発明の好ましいさらなる発展形態は、従属請求項及び発明の詳細な説明から得られる。本発明の例示的な実施例については、図面を介して詳細に説明するが、本発明が当該実施例に限定される訳ではない。

アキシアル方向に沿って見たラビリンスシールを表わす。 図１に表わすラビリンスシールをラジアル方向で切断した断面ＩＩ−ＩＩの断面図である。

本発明は、ラビリンスシールに関する。

図１は、ステータ側構成要素、特にハウジングとロータ側構成要素、特にシャフトとの間に形成された空隙１１を密封するためのラビリンスシール１０を表わす。ラビンリンスシール１０は、図示しないステータ側構成要素、特にハウジングの凹所に挿入されているステータ側シール本体１２を備えており、ラビリンス先端部１４を径方向内面１３に有しており、ステータ側シール本体１２とロータ側構成要素１６のラジアル方向外面１５との間に形成された空隙１１を密封している。

ラビリンスシール１０のステータ側シール本体１２は、非導電性材料から作られている。非導電性材料は、特に最大８０℃までの、好ましくは１００℃までの熱に対する耐性を有しており、さらには耐油性を有しており、最大５０ｍｂａｒまでの、好ましくは最大１００ｍｂａｒまでの圧力差が存在しても変形しない。

好ましくは、ステータ側シール本体１２は、非導電性プラスチック材料から、好ましくはポリオキシメチレンプラスチック材料（ＰＯＭプラスチック材料）、ポリテトラフルオロエチレンプラスチック材料（ＰＴＦＥプラスチック材料）、又はポリエーテルエーテルケトンプラスチック材料（ＰＥＥＫプラスチック材料）から作られている。このようなプラスチック材料は、上述の条件を満たすので、ステータ側シール本体１２を容易且つコスト効果に優れた態様で製造することができる。プラスチック材料は、例えばガラス繊維又は炭素繊維で強化された繊維強化プラスチック材料とされる。

図示の典型的な実施例では、ラビリンスシール１０のステータ側シール本体１２は、２つの半体１２ａ，１２ｂから組み立てられており、図１は、ステータ側シール本体１２のこれら２つの半体１２ａ，１２ｂの間の分離面１７を表わす。

ステータ側シール本体１２は、図示の典型的な実施例ではステータ側シール本体１２の半体１２ａは、ロータ側構成要素１６の振動を検出するためのセンサ１８を受容している。これらセンサ１８は、好ましくは、ロータ側構成要素の金属材料に誘導される渦電流を介して空隙１１の隙間の変化を検出するパスコンバーターとされる。その過程において、所定のエネルギを具備するＨＦ信号すなわち高周波信号が、補助電圧から発生する。このようなＨＦ信号が、センサ１８のエンコーダに供給され、当該エネルギが、センサ１８のコイルに戻るように伝送される。金属製のロータ側構成要素１６がエネルギ場を横切った場合に、渦電流がロータ側構成要素１６の表面に誘起され、測定可能なエネルギ損失が発生する。空隙が小さくなるに従って、エネルギ損失が大きくなる。パスコンバーターのこのような測定原理は一般に知られている。

本発明では、ステータ側シール本体１２は、非導電性材料から構成されており、好ましくは互いに対して８５°〜９５°の角度βで周方向においてオフセットされている、２つのこのようなセンサ１８を収容している。

一般に、ラビリンスシール１０のステータ側シール本体１２は、少なくとも１つの遮断ガス供給ボア１９を備えている。ステータ側シール本体１２に対するセンサ１８それぞれの組み込みを容易にするために、センサ１８それぞれがこのような遮断ガス供給ボア１９に位置決めされると共に、センサ１８を外部に接触させるためのケーブル１２０が遮断ガス供給ボア１９を介して案内されるように構成されている。

従って、本発明は、非導電性材料、特に適切なプラスチック材料から作られているラビリンスシールの内部における、すなわちこのようなラビリンスシールのステータ側シール本体の内部におけるロータ側構成要素の振動を検出するために利用されるセンサを一体化することを提案する。センサをラビリンスシールのステータ側シール本体に組み込むことによって、設置スペースを小さくすることができる。ステータ側シール本体が非導電性材料から作られているので、振動センサは、干渉されることなく、対応する測定値を検出及び獲得することができる。

１０ ラビリンスシール
１１ 空隙
１２ シール本体
１２ａ シール本体半体
１２ｂ シール本体半体
１３ 表面
１４ ラビンリンス先端部
１５ 表面
１６ 構成要素
１７ 分離面
１８ センサ
１９ 遮断ガス供給ボア
２０ ケーブル

Claims (10)

1. ステータ側構成要素、特にハウジングとロータ側構成要素、特にシャフトとの間に形成された空隙を密封するためのラビリンスシール（１０）であって、前記ロータ側構成要素と面しているラビリンス先端部（１４）を具備するステータ側シール本体（１２）を備えている前記ラビリンスシール（１０）において、
   前記ステータ側シール本体（１２）が、非導電性材料から構成されており、前記ステータ側シール本体（１２）が、前記ロータ側構成要素の振動を検出するためのセンサ（１８）を受容していることを特徴とするラビリンスシール（１０）。
2. 前記ロータ側構成要素の振動を検出するための前記センサ（１８）が、誘起された渦電流を介して前記空隙の隙間の変化を検出するパスコンバーターとして構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（１０）。
3. 前記ステータ側シール本体（１２）が、周方向において８５°〜９５°の角度でオフセットされている２つのセンサ（１８）を受容していることを特徴とする請求項１又は２に記載のラビリンスシール（１０）。
4. 前記ステータ側シール本体（１２）の前記非導電性材料が、最大８０℃の、好ましくは最大１００℃の耐熱性を有しており、さらには耐油性を有しており、最大５０ｍｂａｒの、好ましくは最大１００ｍｂａｒの圧力差があっても変形しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のラビリンスシール（１０）。
5. 前記ステータ側シール本体（１２）の前記非導電性材料が、プラスチック材料であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のラビリンスシール（１０）。
6. 前記プラスチック材料が、繊維強化プラスチック材料であることを特徴とする請求項５に記載のラビリンスシール（１０）。
7. 前記プラスチック材料が、ポリオキシメチレンプラスチック材料であることを特徴とする請求項５又は６に記載のラビリンスシール（１０）。
8. 前記プラスチック材料が、ポリテトラフルオロエチレンプラスチック材料であることを特徴とする請求項５又は６に記載のラビリンスシール（１０）。
9. 前記プラスチック材料が、ポリエーテルエーテルケトンプラスチック材料であることを特徴とする請求項５又は６に記載のラビリンスシール（１０）。
10. 前記センサ（１８）それぞれが、ボアに、特に前記ステータ側シール本体（１２）の遮断ガス供給ボア（１９）に挿入されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のラビリンスシール（１０）。

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